A multifunctional robotic system toward moveable sensing and energy harvesting

摩擦电效应 纳米发生器 能量收集 执行机构 振动 机器人 机械能 材料科学 电势能 导电体 爬行 能量(信号处理) 声学 计算机科学 纳米技术 功率(物理) 人工智能 压电 物理 解剖 复合材料 医学 量子力学
作者
Yiqiang Fu,Hongqiang Wang,Yunlong Zi,Xuanquan Liang
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:89: 106368-106368 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2021.106368
摘要

Abstract The operations of the triboelectric nanogenerator (TENG) highly rely on the availability of the mechanical motion source depending on the location, time, weather, etc. Thus, it is highly demanded to achieve moveable mechanical sensing and energy harvesting, but it is also challenging considering the system complexity, size, and weight. To this end, an electrostatic robotic system capable of locomotion, energy harvesting, and vibration sensing is proposed in this paper. The main body of the robot is an integration of an electrostatic actuator and a TENG, both of which share the same structure and materials and utilize the mechanical and electrical characteristics of electrostatic effects, respectively. The prototype is lightweight (2.46 g) and compact (3.7 cm in height and 9.1 cm in length), consisting of two conductive films as the main body in a zipper-like form and two flat conductive films as feet. Here we demonstrate the multifunctionality of this prototype by driving the robot crawling on the ground at a speed of 2.2 mm/s at maximum with a mini camera for monitoring, anchoring by electrostatic adhesive feet at the aim location where vibration is strong, sensing the vibration frequency accurately while having an average relative error of 8.7% in measuring the amplitude, and harvesting the energy by TENG. Such a multifunctional robotic system may enable broad potential applications in structural health monitoring, environmental surveillance, rescue, risky intervention, etc.
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