Chercheur associé à l'Université d'aéronautique et d'espace de Nanjing/Inspiré par le mécanisme de rampe stable d'insectes tels que les sauterelles, les chênes et autres sur des branches inclinées ou même inversées, l'équipe du professeur Dai Zhendong a développé une structure de tapis lisse à courbure graduée bionique basée sur la surface en arc de cercle et la structure interne en forme de dendrier de son tapis de pied. La structure, tout en conservant une adaptabilité Multi - Interface, a réussi à obtenir une commutation d'adhérence / frottement Sub - seconde grâce à la régulation des vibrations. Résultats de recherche connexes« Contrôle bidirectionnellement commutable d’adhésion/de frottement ultrarapide par vibration »Titre, publié dans« deMatériaux fonctionnels avancés »Journal, offrant une solution innovante au puzzle de longue date de « forte fixation» et de « libération rapide» difficilement compatible dans les domaines de la manipulation intelligente de robots, de la fabrication d'équipements de précision, etc.
Adoption par l'équipe de rechercheMicrostéréolithographie par projection faciale de précision mofon (PμSL) et3DTechnologie d'impression (Nano arche®S140 Pro, précision:10 μm), quatre paramètres ont été préparés(曲率半径, épaisseur de la couche de contact, diamètre de la couche de support et degré de gradient) etRéglableSérie d'échantillons. résultats expérimentaux montrantLe matériau a montré des propriétés d'adhérence et de frottement stables dans les tests: la force d'adhérence dépasse60,0 kPaLa force de frottement est supérieure à130,0 kPaEt en200Reste après un essai de cycle continu90%Stabilité des performances ci - dessus. En outre, le matériau est≥ 3°Le biseau,≥Ra0,8 μmLa surface rugueuse et d'autres conditions maintiennent des performances stables et peuvent tolérer400 Hz/60 μmConditions de fonctionnement des vibrations et- 60 à 160℃Environnement changeant de température dans la gamme(Figure 1,2) et- Oui.

Figure1. Conception de coussinets lisses imitation adhérence réglable par Vibration/Schéma du mécanisme de friction.
Figure2. Quatre paramètres structurels clés y adhèrent/MoPropriétés de frottementL'impact.
Figure3. Différentes structures en statique/L'adhérence sur un substrat rugueux vibrant contraste avec les propriétés de frottement.
D'autres études ont montré que la structure lisse à gradient de courbure bionique présente des caractéristiques telles que la réponse bimodale et la tolérance aux vibrations dans des conditions de test de vibration.Dans50 Hz/100 μmSes propriétés d'adhérence dans des conditions de vibration par statique1.371 ± 0004 NÉlevé à3.711 ± 0,037 NAugmentation de270,68%(ModalitésJe); Et200 Hz/100 μmDans des conditions de vibration, l'adhérence peut être réduite à0.079 ± 0,050 NLa réduction est497,58%(ModalitésII). Son rapport de commutation d'adhérence et son efficacité de conversion sont respectivement46.79et97,86%. Il est à noter que la conception graduée rend le matériau dans400 Hz/60des μmReste dans un environnement vibrant70%Ci - dessusPropriétés de frottement(Figure3) et- Oui.
Figure4. Analyse mécanique de l'adaptabilité des surfaces et de la régulation des vibrations.
En termes d'analyse mécanique, les particules magnétiques qui sont réparties à l'intérieur de la structure le long d'un gradient axial ont forméLa structure de gradient de module de la "rigidité supérieure souple", qui réalise efficacement une distribution uniforme des contraintes interfaciales, améliore à la fois le travail d'adhérence efficace et réduit l'énergie de contrainte interfaciale. Force et déplacement dans les essais de vibration courbe d'essai et principe d'équivalence temps - température fréquence mesurée et module de stockage/L'analyse des données telles que le module de perte montre que les vibrations à basse fréquence renforcent l'attachement par domination élastique (modeⅠ), tandis que les vibrations à haute fréquence atténuent la fixation par dissipation visqueuse (modeⅡ), ce qui permet d'atteindre moins de30Changement d'état d'adhérence en millisecondes, sa vitesse de réponse est du même ordre de grandeur que celle du Gecko(Figure4) et- Oui.

Figure5. Vérification non destructive des surfaces telles que le métal, le plexiglas et les feuilles de silicium, ainsi que la vérification des modules portables.
Figure6. Conditions différentielles de température intégrées au bras robotisé, validation d'applications sur de grandes surfaces.
Après vérification de l'adhérence non destructive de matériaux tels que le métal, le plexiglas et les plaquettes sur une plate - forme de testL'équipe de recherche a développé un poids total inférieur à280Grammes. Coût inférieur à50Le module d'opération portatif de RMB, a réalisé avec succès la manipulation sans perte de la base excentrique (Figure 5). Le module portable peut également être intégré à l'extrémité du bras robotique pour répondre aux exigences de travail de haute précision et de grande surface(Figure6) et- Oui.
résuméPour:L'étude propose« Gradient distribution-Stratégie synergique d'induction de vibration, qui a réussi à atteindre l'adhésion dans l'environnement incliné, rugueux, vibrant et changeant de température/Fixation stable des propriétés de frottement avec commutation rapide et réversible, fournit une adhérence structurelle/Le passage des matériaux de friction de l'optimisation structurelle passive à la régulation dynamique active offre de nouvelles idées pour le développement d'actionneurs terminaux « intelligents» adaptés aux environnements dynamiques.