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强大而温柔的最新一代机器人肌肉
机器人技术已朝着开发新的肌肉系统迈出了一步,该系统能够提供不同程度的压力并处理易碎的物料。
1967年,克里斯蒂安·巴纳德(Christiaan Barnard)博士进行了首次成功的心脏移植手术。他熟练地使用精密手术刀使他成为医学界的传奇人物。五十年后,埃迪·霍尔(Eddie Hall)成为世界上第一个进行千斤硬拉的人。这两个例子都是在肌肉频谱极限处的人类剥削。但是,尽管工业机器人可以将举重重量大大超过霍尔的记录,但它们却缺乏使人类将力量与灵巧相结合的多功能性。现在,随着诸如自主运动,爬楼梯和 开门, 和 甚至发展 合成皮肤,人造肌肉已成为最新 机械手 边境。
到现在为止,两个 机器人技术 被用来复制肌肉的能力。一方面是 气动执行器 通过将液体或空气注入软袋可以产生运动。该系统可产生大量压力,但由于缺乏精确度,因此非常笨重,并且可能存在危险。
另一方面,有 基于介电弹性体的执行器。这些将电压施加到一对电极上,导致它们之间的材料(弹性体)膨胀或收缩。弹性体可以由聚氨酯,丙烯酸酯,硅酮或液晶组成。这些材料中的每一种对电的响应都不同,灵敏度不同。这种较新的系统更灵活,但可靠性较差,并且磨损是承受电流的材料的问题。
走向更人性化的肌肉组织
如果我们可以创建一个 机器人技术 能够像人类一样握住鸡蛋而又不摔破鸡蛋,又能举起鸡蛋呢?换句话说,将气动执行器的功能以及基于介电弹性体的技术的精度和轻巧性结合在一起。物理学家克里斯托夫·科普林格(Christoph Keplinger)和他在科罗拉多大学的研究团队的推理就是如此,当时他们开发了几个原型,能够完成类似于人体肌肉所完成的任务。
他们的系统使用了多个装满液体的小袋,类似于气动执行器中的液体。但是,他们没有通过减少或增加所容纳的液体量来使它们收缩或膨胀,而是选择类似地施加电压至介电弹性体致动器。作为概念的证明,他们设法举起覆盆子而不会弄伤它。该技术的最大优势之一是其自修复质量,这是由于使用液体而不是固体弹性体而产生的,从而防止了持续使用的磨损。
科罗拉多大学的研究人员称它为 哈塞尔 (液压放大式自修复静电执行器)。生产它所需的制造技术相对简单且便宜,这意味着,如果后续测试成功,则下一代 机器人 可以很好地锻炼人的肌肉。
哈塞尔最有趣的应用之一将是人体假肢领域,例如腿或手臂,使用户能够像使用天然肢体一样处理易碎物体而不会损坏它们。它也可能被证明对工业过程中的精美食品的处理很有帮助。
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