Pneumatic actuators are widely studied in soft robotics as they are facile, low cost, scalable, and robust and exhibit compliance similar to many systems found in nature. The challenge is to harness high energy density chemical and biochemical reactions that can generate sufficient pneumatic pressure to actuate soft systems in a controlled and ecologically compatible manner. This investigation evaluates the potential of chemical reactions as both positive and negative pressure sources for use in soft robotic pneumatic actuators. Considering the pneumatic actuation demands, the chemical mechanisms of the pressure sources, and the safety of the system, several gas evolution/consumption reactions are evaluated and compared. Furthermore, the novel coupling of both gas evolution and gas consumption reactions is discussed and evaluated for the design of oscillating systems, driven by the complementary evolution and consumption of carbon dioxide. Control over the speed of gas generation and consumption is achieved by adjusting the initial ratios of feed materials. Coupling the appropriate reactions with pneumatic soft-matter actuators has delivered autonomous cyclic actuation. The reversibility of these systems is demonstrated in a range of displacement experiments, and practical application is shown through a soft gripper that can move, pick up, and let go of objects. Our approach presents a significant step toward more autonomous, versatile soft robots driven by chemo-pneumatic actuators.

中文翻译：

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化学驱动的振荡软气动。

气动执行器在软机器人领域得到了广泛的研究，因为它们方便、低成本、可扩展、坚固，并且表现出与自然界中发现的许多系统类似的合规性。面临的挑战是利用高能量密度的化学和生化反应，产生足够的气动压力，以受控和生态兼容的方式驱动软系统。这项研究评估了化学反应作为软机器人气动执行器中使用的正压力源和负压力源的潜力。考虑到气动驱动需求、压力源的化学机理以及系统的安全性，对几种气体逸出/消耗反应进行了评估和比较。此外，讨论并评估了气体逸出和气体消耗反应的新颖耦合，以用于由二氧化碳的互补逸出和消耗驱动的振荡系统的设计。通过调节原料的初始比例来控制气体产生和消耗的速度。将适当的反应与气动软物质致动器耦合，可以实现自主循环致动。这些系统的可逆性在一系列位移实验中得到了证明，并且通过可以移动、拾取和放开物体的软夹具展示了实际应用。我们的方法向由化学气动执行器驱动的更加自主、多功能的软机器人迈出了重要的一步。通过调节原料的初始比例来控制气体产生和消耗的速度。将适当的反应与气动软物质致动器耦合，可以实现自主循环致动。这些系统的可逆性在一系列位移实验中得到了证明，并且通过可以移动、拾取和放开物体的软夹具展示了实际应用。我们的方法向由化学气动执行器驱动的更加自主、多功能的软机器人迈出了重要的一步。通过调节原料的初始比例来控制气体产生和消耗的速度。将适当的反应与气动软物质致动器耦合，可以实现自主循环致动。这些系统的可逆性在一系列位移实验中得到了证明，并且通过可以移动、拾取和放开物体的软夹具展示了实际应用。我们的方法向由化学气动执行器驱动的更加自主、多功能的软机器人迈出了重要的一步。这些系统的可逆性在一系列位移实验中得到了证明，并且通过可以移动、拾取和放开物体的软夹具展示了实际应用。我们的方法向由化学气动执行器驱动的更加自主、多功能的软机器人迈出了重要的一步。这些系统的可逆性在一系列位移实验中得到了证明，并且通过可以移动、拾取和放开物体的软夹具展示了实际应用。我们的方法向由化学气动执行器驱动的更加自主、多功能的软机器人迈出了重要的一步。