Single-step precision programming of decoupled multiresponsive soft millirobots

变形 软机器人 计算机科学 机器人 模块化设计 人工智能 执行机构 机器人学 双稳态 控制工程 工程类 材料科学 光电子学 操作系统
作者
Zhiqiang Zheng,Jie Han,Qing Shi,Sinan Özgün Demir,Weitao Jiang,Metin Sitti
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [Proceedings of the National Academy of Sciences]
卷期号:121 (13): e2320386121-e2320386121 被引量:21
标识
DOI:10.1073/pnas.2320386121
摘要

Stimuli-responsive soft robots offer new capabilities for the fields of medical and rehabilitation robotics, artificial intelligence, and soft electronics. Precisely programming the shape morphing and decoupling the multiresponsiveness of such robots is crucial to enable them with ample degrees of freedom and multifunctionality, while ensuring high fabrication accuracy. However, current designs featuring coupled multiresponsiveness or intricate assembly processes face limitations in executing complex transformations and suffer from a lack of precision. Therefore, we propose a one-stepped strategy to program multistep shape-morphing soft millirobots (MSSMs) in response to decoupled environmental stimuli. Our approach involves employing a multilayered elastomer and laser scanning technology to selectively process the structure of MSSMs, achieving a minimum machining precision of 30 μm. The resulting MSSMs are capable of imitating the shape morphing of plants and hand gestures and resemble kirigami, pop-up, and bistable structures. The decoupled multistimuli responsiveness of the MSSMs allows them to conduct shape morphing during locomotion, perform logic circuit control, and remotely repair circuits in response to humidity, temperature, and magnetic field. This strategy presents a paradigm for the effective design and fabrication of untethered soft miniature robots with physical intelligence, advancing the decoupled multiresponsive materials through modular tailoring of robotic body structures and properties to suit specific applications.
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