Small：具有本体感受功能的电热驱动器
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图1.仿生自感知LIG驱动器设计示意图：肌梭和腱梭作为本体感受器作，感知肌肉的松弛和收缩。LIG功能材料兼具驱动和传感性能，通过其电阻变化反演构型变化。
北京理工大学先进结构技术研究院郭晓岗副教授团队，在课题组前期柔性传感器与驱动器的研究基础上，通过优化LIG驱动器的结构与制备参数，开发了具有本体感受功能的LIG电热驱动器。通过驱动器单元的组合，可以实现1D-2D，2D-3D及3D-3D等不同维度结构的重构；利用LIG的压阻特性，通过监测构型重构过程中的功能层电阻变化，结合构型反演算法，实现了结构构型的连续动态监测与反演。
图2. 基于自感知LIG单元组成的具有不同维度变形模式的驱动器结构。
通过仿生结构设计与力学优化，开发了包括对百合、捕蝇草、黄海棠和藤蔓的仿生柔性驱动结构，并实现了各类结构构型的重构与反演，验证了本研究方法的有效性。
图3.仿生自百合、捕蝇草、黄海棠和藤蔓的自感知LIG驱动器。
具有本体感受功能的柔性驱动器件，能胜任在能见度低的环境中，通过驱动自感知特性为操作者提供辅助，了解其实时工作状态，在相当程度上摆脱了对光学相机类设备的依赖。此外基于电信号采集的自感知器件，在某些低电源负载、低数据带宽条件下的应用也具有显著的优势。文中展示了基于自感知LIG驱动器开发的电磁屏蔽斗篷、柔性夹爪等器件，通过对其不同变形状态下的构型重构，可以按需控制斗篷的开合或感知抓取物体的尺寸。
图4.LIG自感知驱动器的应用。a)可开合电磁屏蔽斗篷；b)自感知夹爪抓取不同尺寸的物体。
相关研究成果近期以发表于Small期刊。北京理工大学先进结构技术研究院郭晓岗副教授为唯一通讯作者，博士研究生王昊为第一作者。
课题组简介：
郭晓岗副教授课题组长期致力于航空航天智能材料与结构力学、柔性结构力学、柔性传感等领域研究，取得了一系列研究成果：提出了基于热应变失配原理的点阵网状型、剪纸型、仿生启发的零翘曲力学可调控结构设计新概念，实现了结构的热致剪切（国际首次）、热致旋转与高热尺寸稳定特性；建立了基于有限离散应变数据的位移重构理论，实现了对弯曲/弯扭耦合等三维力学变形的高精度反演；提出了更具物理含义的高斯函数相变理论模型，建立了精准预测智能结构多模式响应的大变形理论模型，发展了热力耦合场下三维结构力学组装与构型智能调控方法。部分成果已经被北京空间飞行器总体设计部、北京卫星制造厂有限公司、中国空间技术研究院理化检测中心采纳，支撑了两款关键型号航天器的研制工作。自2016年以来，相关成果以第一作者（含共同）与通讯作者身份发表于Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Small、npj Flexible Electronics、ACS Applied Materials & Interfaces、NPG Asia Materials、Composite Science and Technology、International Journal of Solids and Structures等期刊。
期待有力学、微电子、机器人等学科背景的本科生、硕士生加入课题组。相关研究信息详见课题组主页：http://www.xiaogangguo.com/.
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