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超级“人造肌肉” 负载80倍重物(图)

admin 人造钻石 2021年07月19日

  据媒体11日报道,新加坡国立大学工学院的科研团队已研发出一种超级“人造肌肉”,这种高分子聚合物材料可以拉伸至本身长度的5倍,并负载相当于自身重量80倍以上的重物,如此一来,机器人将在行动变得更柔软的同时变得“力大无穷”。

  本报讯 目前,机器人身上的人造肌肉仅能扩展到原有长度的3倍,一般仅能提起相当于自重一半的负荷,也就是说和人类的平均力量大致相当。

  新加坡国立大学艾德里安·何博士带领的四人团队自2012年7月一直致力于研制可令机器人更强大的“人造肌肉”。“去年,我们通过理论计算发现,电脉冲驱动的聚合物肌肉可能会有1000%应变位移,可提拉高达500倍自重的负载。所以我让我的学生朝着这一目标努力,尽管它听起来是多么不可能。”何博士说。

  这项研究近期取得突破。与传统机器人的液压驱动机制不同,新型“人造肌肉”模拟人类的肌肉,对电脉冲快速响应。何博士和他的团队使用了拉伸可超过原长度10倍的高分子聚合物材料,令“人造肌肉”成功负载相当于自身重量80倍以上的重物,这在机器人研究领域属于首次。“配置这种肌肉的机器人能以更加人性化的方式和超越人类的力量发挥作用。”何博士说。

  这种“人造肌肉”还具有转化和储存能量的功能。报道称,“人造肌肉”最初的设计目的是想将电能转化为机械能。研究过程中科研人员发现可以反过来将运动中产生的机械能转变为电能并存储起来。从储能方面来说,“人造肌肉”的工作原理有点像是电容,可以很快达到全功率状态,从而达到快速充电的目的。

  “我们的新型肌肉不仅仅是强壮和反应快速的。他们的动作产生副产品:能源。随着肌肉收缩和扩张,他们能够将机械能转化为电能。”何博士说。

  由于相对而言高分子聚合物材料价格并不昂贵,使用这些材料制造的机器人将比现有的传统工艺机器人更加便宜。何博士指出,采用人造肌肉材料的价格仅相当于采用传统液压驱动机制方式的5%左右,因此,他相信基于“人造肌肉”制造的机器人未来将会成为一种普及消费品,就像今天的平板电脑和智能手机一样。

  新加坡国立大学的研究人员将继续改进“人造肌肉”技术,下一个目标是使这种人造肌肉可以反复运作超过100万次以上。在未来3到5年之内,研制组预期有望将这种人造肌肉融合进一个具备完全功能的机械臂之中,这种机械臂将可以完成诸如取物,或是精确移动物体等任务,甚至还可以跟真人掰手腕。


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