我们经常认为机器人比自己更优秀,但是当涉及到我们的肌肉给予我们的自愈能力时,机器人很难跟上。科罗拉多大学博尔德分校的研究人员正在研发的全新柔性机械肌肉将具有和人类肌肉类似的能力,甚至可以治愈其本身的某种损伤。
全新的机械肌肉称为液压放大自愈式静电致动器,简称HASEL。它们是机器人设计师经常依靠的硬金属电机和液压活塞的潜在替代品。在本周发表在《科学》与《科学机器人》上的两篇论文中,研究人员描述了这种受生物启发研发的柔性机械肌肉,因为它有可能彻底改变机器人的运动。
机械肌肉是用装满油的小袋建造的。这些袋子内嵌有电极,当通电时,油能产生一种人造肌肉收缩。当电力被切断时,它令人造肌肉立即弯曲和放松,就像真正的肌肉一样。
该研究的资深作者Christoph Keplinger解释说:“HASEL执行器与软流体和软静电执行器的优点相结合,从而将多功能性和性能结合在一起,这与其他人造肌肉完全不同。就像生物肌肉一样,HASEL执行器可以重现章鱼腕足的适应性,蜂鸟的速度和大象的力量。”
这种新型机器人肌肉技术的生产成本非常便宜。构成肌肉的油,弹性袋和电极只需花费几美分,而且与传统的电动机相比,它们的工作性能或更好。然而,一个缺点装备有这样肌肉的机器人可能会快速地耗尽电力储备。
时人为啥冷冰冰?
我试给出续新案:
政教观念没真一;
社国族各为其主;
世袭文化皆独尊;
全球已没有核心。
现在事不知真假;
陈道困惑寻多元;
新理还没正标准;
只能 个人顾自已。
去年年初,哈佛大学 John A. Paulson 工程与应用科学学院(SEAS)的一支研究团队,向我们展示了一款蛇形软体机器人。
其借用了日本古老的剪纸艺术的名字(Kirigami),打造出了一款能够触地伸展、收缩自如的蛇形推进机器人。
时隔一年,该团队已进一步完善其设计,让蛇形机器人的速度和动作准确度有有了更大的提升。
【题图来自:Harvard SEAS】
初代 Kirigami 蛇形机器人,包裹着有特殊剪切纹理的弹性致动器外皮,其“鳞片”可在延伸时突出。
通过改变纹理切割的大小,并将片材卷成圆柱体(两端通过致动器施力),研究人员成功地对其弹性有了更大的控制。
需要指出的是,如果你仔细观察切口,会发现它们的形状并非千篇一律,因其能够根据编程而按特定顺序变形。
SEAS 应用力学研究员、兼论文资深作者 Katia Bertoldi、William、以及 Ami Kuan Danoff 教授表示:
借鉴相变材料的理念,我们将之运用到了基于 Kirigami 的构建设计上,证明了弹出和未爆裂的形态可以同时在蛇形致动器上存在。
【结合简单的切割和曲率,可让机器人编制出截然不同的动作】
最终结果是,新款蛇形机器人的移动速度更快、并且能够更精确地定向。在一场比赛中,研究人员发现圆柱形的机器人前后传播速度很慢。
作为对比,新方案可以让变形机器人的速度更快。具体做法是将弹性部件编程为在任一端变形,然后从后侧开始传播。
研究人员相信,有朝一日,这类机器人可在许多其它机器人难以操作的地方展开探索,或者用于腹腔镜等医疗设备。当然,要实现这一点,还需要更多的逆向开发设计,以适应更复杂的形变。
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【Snake-inspired robot slithers even better than predecessor】
有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。原标题为:
《Propagation of pop ups in kirigami shells》