更接近逼真的機器人

哥倫比亞工程公司的研究人員解決了一個長期存在的問題，即創造不受束縛的軟機器人，其動作和動作可以幫助模仿自然生物系統。由機械工程教授Hod Lipson領導的創意機器實驗室的一個小組開發了一種3D可打印的合成軟肌，一種獨一無二的人工活動組織，具有內在的膨脹能力，不需要外部壓縮機或高壓設備需要以前的肌肉。新材料的應變密度(每克膨脹)比天然肌肉大15倍，可以提升自身重量的1000倍。

他們的發現在一項新研究中得到了概述。

以前，由于不能表現出高致動應力和高應變的所需特性，因此沒有材料能夠起到軟肌的作用。現有的軟致動器技術通常基于彈性體蒙皮的氣動或液壓膨脹，當空氣或液體供應到彈性體蒙皮時膨脹。這些技術所需的外部壓縮機和壓力調節設備可防止小型化和創建可獨立移動和工作的機器人。

“我們在制造機器人頭腦方面取得了很大進展，但機器人體仍然是原始的，”霍德利普森說。“這是一個很大的難題，就像生物學一樣，新的執行器可以成形并重塑成千上萬種。我們已經克服了制造逼真機器人的最后障礙之一。”

受生物體的啟發，軟材料機器人技術在機器人需要與人類接觸和互動的領域(例如制造和醫療保健)方面具有很大的前景。與剛性機器人不同，軟機器人可以復制自然運動 - 抓取和操縱 - 提供醫療和其他類型的幫助，執行精細任務或拾取柔軟物體。

為了實現具有高應變和高應力以及低密度的致動器，研究的主要作者，創造機器實驗室的博士后研究員Aslan Miriyev使用硅橡膠基質和乙醇分布在整個微泡中。該解決方案結合了其他材料系統的彈性和極端體積變化屬性，同時易于制造，成本低，并且由環保材料制成。

在3D打印成所需形狀后，使用薄電阻線和低功率(8V)電動致動人造肌肉。它在各種機器人應用中進行了測試，其中它顯示出顯著的膨脹 - 收縮能力，當電加熱到80℃時能夠膨脹高達900%。通過計算機控制，自主單元幾乎可以在任何設計中執行運動任務。

“我們的柔軟功能材料可以起到強健的柔軟肌肉的作用，可能會徹底改變當今軟機器人解決方案的設計方式，”Miriyev說。“它可以推動，拉動，彎曲，扭曲和提升重量。它是我們對自然肌肉最接近的人造材料。”

研究人員將繼續在此基礎上進一步發展，采用導電材料替代嵌入式導線，加速肌肉的響應時間并延長其保質期。從長遠來看，它們將涉及人工智能以學習控制肌肉，這可能是復制自然運動的最后里程碑。