据央视新闻9月26日报道,无需任何电子元件,仅凭一块预先设计好的普通薄板,即可使不同大小的颗粒和构件自动旋转、绕行或在特定位置停留。
近期,中国科学院声学研究所与合肥工业大学的科研团队联合研发出一种新型物体操控技术,实现了无需电子调控即可对跨尺度物体进行精准操控。相关成果已于近日发表在学术期刊《先进科学》上。
据了解,非接触式物体操控是微机械制造、微型机器人研发和智能生产等领域的核心技术。以往科学界主要依赖涡旋波实现物体的旋转和轨道运动,但传统方法需要复杂的电子控制系统和多通道设备协同工作,对调控精度要求极高,且设备繁琐、成本高昂,严重限制了技术的广泛应用。
针对这一问题,该科研团队创新性地提出了一种被动亚波长结构操控方案。研究人员巧妙设计了迷宫型微结构单元,将所需的相位信息提前“刻”在薄板结构中,相当于对薄板进行了“预编程”。只需单通道激励,无需任何电子相位调控装置,薄板内部即可稳定生成可控的漩涡波动场。
这一新型操控机制通过双重作用实现精准控制:波场的不均匀分布能牢固约束物体位置,而漩涡波自带的动力则持续驱动物体运动。实验表明,该技术适用范围极广,可实现对亚毫米微小颗粒、毫米级粒子乃至厘米级轻质构件的跨尺度操控。小颗粒可在特定位置停留或环绕运动,大型构件也能保持稳定持续旋转。此外,通过微调薄板结构设计,还能自由反转物体的运动方向,实现灵活可控的操作。
这项研究突破了传统涡旋操控技术的设备限制,开创了“结构预编码、无电控、高效操控”的全新模式,用简单的被动结构替代了复杂的电子调控系统。该技术成本更低、适配性更强,为微颗粒输运、精密机械驱动、智能结构设计等前沿领域提供了全新的技术思路,有望推动精密智能制造和微机器人技术实现轻量化、简易化升级。
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