本研究的主要作者包括Martin Garrad、Mohammad Naghavi Zadeh、Christian Romero、Fabrizio Scarpa、Andrew T. Conn和Jonathan Rossiter。他们分别来自英国布里斯托大学（University of Bristol）的工程数学系、机械工程系以及布里斯托机器人实验室（Bristol Robotics Laboratory）。研究于2022年4月发表在《IEEE Robotics and Automation Letters》期刊上。
软体机器人（soft robotics）在生物医学、生态学和虚拟现实等领域具有广泛的应用潜力，但其发展受到软体驱动器（soft actuators）性能的限制。现有的软体驱动器通常无法同时实现高力、高功和高功率输出。例如，形状记忆合金（shape-memory alloys, SMA）和流体弹性体驱动器（fluidic elastomer actuators, FEA）能够产生较大的力，但其功率输出较低；而介电弹性体驱动器（dielectric elastomer actuators, DEAs）和离子聚合物金属复合材料（ionic-polymer metal composites, IPMCs）虽然功率较高，但无法产生较大的力或应变。因此，开发一种能够同时实现高力、高功和高功率输出的软体驱动器是当前研究的重要目标。
本研究提出了一种基于生物肌肉结构启发的软体驱动器——介电泳液体拉链棘轮驱动器（dielectrophoretic liquid zipping ratcheting actuator, DLZ-R）。该驱动器通过模仿肌肉肌节（sarcomere）的结构，利用电粘附（electro-adhesion）和介电泳液体拉链（dielectrophoretic liquid zipping）机制，实现了高力、高功和高功率输出的结合。
研究分为以下几个主要步骤： 1. DLZ-R概念设计：基于生物肌肉肌节的结构，设计了一种由多个DLZ-R头组成的驱动器。每个DLZ-R头通过电粘附模仿肌球蛋白（myosin）的附着与脱离，通过介电泳液体拉链模仿动力冲程（power-stroke），并通过弹性储能模仿返回冲程（return-stroke）。 2. 几何参数研究：研究了一个单头DLZ-R的几何参数对其性能的影响，特别是形状参数( l^* )（压缩长度与弹簧钢梁长度的比值）对驱动力的影响。 3. 多头DLZ-R性能研究：通过增加DLZ-R头的数量，研究了力、功和功率输出的线性扩展性。 4. 频率与功率关系研究：研究了驱动频率对功率输出的影响。 5. 12头DLZ-R演示：设计并测试了一个由12个DLZ-R头组成的驱动器，展示了其在实际应用中的性能。
研究通过实验数据分析了DLZ-R的力、功和功率输出，并验证了其性能的线性扩展性。数据包括阻塞力（blocking force）、功输出（work output）和平均功率（average power）等。
本研究提出了一种新型的软体驱动器DLZ-R，通过模仿生物肌肉的结构，实现了高力、高功和高功率输出的结合。DLZ-R的设计为软体机器人技术的发展提供了新的思路，特别是在需要同时实现高力和高功率的应用场景中具有重要潜力。尽管目前DLZ-R的功率密度仍低于人类肌肉和一些高性能人工肌肉，但其通过增加DLZ-R头数量来扩展性能的能力，为未来开发更高性能的软体驱动器奠定了基础。
研究还探讨了DLZ-R在微观尺度下的应用潜力，并提出了未来通过减小DLZ-R头尺寸来进一步提升功率密度的可能性。此外，研究还指出了电粘附力松弛时间对驱动频率的限制，为未来的改进提供了方向。
通过本研究，软体机器人领域在实现高力、高功和高功率输出的驱动器设计方面迈出了重要一步，为未来的实际应用奠定了坚实的基础。