一种由一开始是扁平的、带有嵌入电极的圆形弹性体薄片组成的软驱动器可以变形成马鞍形状。(图片由Clarke Lab/Harvard SEAS提供)
机械系统，如发动机和汽车它依赖于两种主要类型的刚性分量运动:线性运动，即物体沿直线从一点移动到另一点;以及旋转运动，即物体绕轴旋转。
大自然已经发展出了更为复杂的运动形式——或者说是驱动形式——可以更直接地用软部件完成复杂的功能。例如，我们的眼睛可以通过简单地收缩柔软的肌肉来改变角膜的形状来改变焦点。相比之下，相机通过沿着一条线移动实心镜头来对焦，无论是手动还是自动对焦。
但如果我们可以用软驱动器模拟自然界的形状变化和运动呢?
现在，研究人员哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)开发了一种方法来改变弹性体平板的形状，该方法使用的驱动是快速、可逆、可控制的外加电压，并可重构为不同的形状。
软执行器的研究发表在自然通讯．
根据电极的开启或关闭，原本平坦的圆形弹性体薄片会变形成马鞍形状(图片由克拉克实验室/哈佛SEAS提供)
我们认为这项工作是开发一种软的、形状可改变的材料的第一步，这种材料可以根据电脑的电子控制信号改变形状。大卫克拉克他是美国科学与工程学院塔尔家族扩展材料教授，也是这篇论文的资深作者。“这类似于20世纪50年代采用硅制造集成电路的第一步，取代了由分立、独立元件构成的电路。就像那些集成电路相比于今天的电子设备的能力是原始的，我们的设备有一个简单但集成的电导体和介质的三维结构，并展示了可编程重构的元素，以创造大的和可逆的形状变化。”
可重构的弹性体片由多层组成。不同形状的碳纳米管电极被整合在每一层之间。
当电压被施加到这些电极上时，弹性体薄片内部就会产生一个空间变化的电场，从而导致材料几何形状的不均匀变化，使软驱动器变形为可控的三维形状。
不同的电极组可以独立地开启，根据电极组的开启和关闭来实现不同的形状。
这篇论文的第一作者、SEAS的研究生Ehsan Hajiesmaili说:“除了可重构和可逆外，这些形状变形驱动具有与天然肌肉相似的功率密度。”“这种功能可能会改变机械设备的工作方式。目前有一些设备可以利用更复杂的变形来更有效地发挥作用，比如光学镜子和透镜。更重要的是，这种驱动方法为新型设备打开了一扇大门，这些设备由于需要复杂的变形而被认为过于复杂，无法使用，比如可变形的翼型。”
在这项研究中，该团队还预测了软驱动器形状，考虑到电极排列和施加电压的设计。接下来，研究人员的目标是解决相反的问题:给定一个理想的驱动形状，电极的设计和产生它所需的电压是什么?
哈佛大学的科技发展办公室已保护与本项目有关的知识产权，并正在探索商业化机会。
这项研究是由哈佛MRSEC通过国家科学基金会支持的。
编者按:这篇由Leah Burrows撰写的文章得到了哈佛大学的许可。
了下:机器人的报告
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