4D打印软硬双态执行器

刚度十倍可调

通过电致SMP刚度调节层与气动驱动结合，在不牺牲柔顺性的前提下实现大角度变形和长时间保持，为软体抓取提供可变刚度方案。

Zhengqi, Qian · Shu, Huang · Zhang, Hang · Youqing, Zhang · 盛杰 · 章俊辉 · Agyenim-Boateng, Emmanuel · 朱明亮

Journal of Manufacturing Processes 2025

参数信息

刚度增强倍数

>10 ×

最大弯曲角度

>270 °

扭转角度

15 °

最小抓取重量

<50 g

最大抓取重量

>300 g

技术优势

刚度可调十倍

电响应SMP层通过焦耳热实现快速软硬切换，刚度提升超过10倍，同时不牺牲适应性和变形能力。

大角度弯曲保持

结合气动驱动，最大弯曲角度超过270°，扭转角度15°，并且能在断电后长时间保持这些姿态。

抓取重量范围宽

单臂抓手成功演示了对从<50 g到>300 g、多种形状物体的垂直抓取和放置，证明了实用性。

应用场景

• 软体抓取：可变刚度手指适应不同形状和重量的物体，无需更换抓手。
• 4D打印执行器：多材料4D打印一体化制造执行器，无需组装即可实现软硬复合结构。
• 变刚度机器人：电控SMP层快速切换刚度，使机器人在柔顺与高负载间实时转换。
• 柔性末端夹持：末端夹持器在保持柔顺的同时提升刚度，可稳定抓取而不损伤物体。
• 航天柔性机构：轻量化软硬复合结构可在空间环境中长时间保持变形，适应复杂任务。