Ultrasound-Driven Programmable Artificial Muscles

可扩展性 计算机科学 可穿戴计算机 人工智能 软机器人 机器人学 人工肌肉 触觉技术 机器人 嵌入式系统 执行机构 数据库
作者
Zhan Shi,Zhiyuan Zhang,Justus Schnermann,Stephan C. F. Neuhauss,Nitesh Nama,Raphael Wittkowski,Daniel Ahmed
出处
期刊: [Cold Spring Harbor Laboratory]
被引量:4
标识
DOI:10.1101/2024.01.08.574699
摘要

Abstract Muscular systems 1 , the fundamental components of mobility in animals, have sparked innovations across technological and medical fields 2,3 . Yet artificial muscles suffer from dynamic programmability, scalability, and responsiveness due to complex actuation mechanisms and demanding material requirements. Here, we introduce a design paradigm for artificial muscles, utilizing >10,000 microbubbles with targeted ultrasound activation. These microbubbles are engineered with precise dimensions that correspond to distinct resonance frequencies. When stimulated by a sweeping-frequency ultrasound, microbubble arrays in the artificial muscle undergo selective oscillations and generate distributed point thrusts, enabling the muscle to achieve programmable deformation with remarkable attributes: a high compactness of ∼3,000 microbubbles/mm², a low weight of 0.047 mg/mm 2 , a substantial force intensity of ∼1.21 μN/mm 2 , and fast response (sub-100 ms during gripping). Moreover, they offer good scalability (from micro- to -centimeter scale), exceptional compliance, and many degrees of freedom. We support our approach with a theoretical model and demonstrate applications spanning flexible organism manipulation, conformable robotic skins for adding mobility to static objects and conformally attach to ex vivo porcine organs, and biomimetic stingraybots for propulsion within ex vivo biological environments. The customizable artificial muscles could offer both immediate and long-term impact on soft robotics, wearable technologies, haptics, and biomedical instrumentation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
小二郎应助平淡依瑶采纳,获得10
刚刚
尊敬芫完成签到,获得积分10
1秒前
JamesPei应助啦啦啦采纳,获得10
2秒前
隐形曼青应助Manxi采纳,获得10
2秒前
爆米花应助yuzhang采纳,获得10
3秒前
糟糕的寒梅完成签到,获得积分20
3秒前
zhl完成签到,获得积分20
3秒前
Jasper应助kang采纳,获得10
4秒前
马秀丽完成签到,获得积分10
4秒前
科研通AI6.4应助王路飞采纳,获得10
4秒前
深情安青应助下毛文找我采纳,获得10
6秒前
6秒前
7秒前
科研通AI6.3应助万泽林采纳,获得10
8秒前
十一发布了新的文献求助10
9秒前
WWL完成签到 ,获得积分10
9秒前
123完成签到,获得积分10
9秒前
王hu发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
细心诗双完成签到,获得积分10
11秒前
CodeCraft应助王不留行采纳,获得10
12秒前
12秒前
海秋深烟发布了新的文献求助10
12秒前
科研通AI6.2应助啦啦啦采纳,获得10
14秒前
14秒前
十二应助蔡琪采纳,获得10
14秒前
ccc发布了新的文献求助10
14秒前
RONG完成签到 ,获得积分10
15秒前
科研通AI6.4应助wu采纳,获得10
15秒前
Grin发布了新的文献求助200
15秒前
15秒前
Zhang完成签到 ,获得积分10
15秒前
wweiweili完成签到 ,获得积分10
17秒前
飞刀剑发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
暴龙战士发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
ash207完成签到,获得积分10
18秒前
Kao应助zyy采纳,获得10
18秒前
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Resistance Spot Welding Dataset for Automobile Body-in-White Quality Analysis 748
日本現代怪異事典 副読本 700
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 650
Machine Learning for Asset Management and Pricing 600
Numerical analysis of the coupled atmosphere-ocean models (CAO II). II 600
Models for the coupled atmosphere and ocean 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7389801
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8996141
关于积分的说明 19145040
捐赠科研通 7026707
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3228703
关于科研通互助平台的介绍 2391013
邀请新用户注册赠送积分活动 2210117