近日,哈佛大學Wyss研究所和麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室(CSAIL)的研究人員受折紙藝術啟發(fā)研制出一種新型人工肌肉,可以讓機器人變成“大力士”,能提起自身重量1000倍以上的物體。論文第一作者是哈佛大學和麻省理工學院博士后研究員李曙光。
他們研發(fā)的人工肌肉由一層密封的“皮膚”材料包裹著“骨骼”構成,里面填充空氣或水等流體,其中的“骨骼”受折紙藝術啟發(fā)利用折疊結構設計而成。
(受高強度折紙結構啟發(fā)的人造肌肉,可以定制成任何形狀,并舉起超過自身重量1000倍的物品,來源:哈佛大學Wyss研究所)
工作時,通過改變密封“皮膚”中的流體壓力,例如抽氣充氣或抽水充水,就可以讓人工肌肉做出伸縮、彎曲或扭轉等動作。通過設計各式各樣的可收縮“骨骼”結構,就可以實現千變萬化的“肌肉”運動,從而用來驅動不同設備,制造各種用途的機器人。
人造肌肉骨架的結構幾何決定了肌肉的運動方式。圖片來源:哈佛大學李曙光/ Wyss研究所
李曙光說:“此種新型人工肌肉可產生的力量巨大,可提起自身重量1000倍以上的物體,這相當于一個成人用單臂提起一輛SUV(運動型多用途汽車)!痹谠囼炛,研究人員利用一塊2.6克重的人工肌肉,提起了一個3千克重的物體。
這種人工肌肉還具有極好的伸縮性,能收縮至自身體積的10%。李曙光說,新型人工肌肉的“皮膚”材料可以是塑料、布料或橡膠等,而“骨骼”材料可以是塑料、金屬、硅膠或木材等,從而可以應用于驅動醫(yī)療設備、家用機器人以及大型工業(yè)機器人等。
這種人工肌肉的“皮膚”和“骨骼”也可以全部由水溶材料聚乙烯醇制作,有望用來研發(fā)不影響環(huán)境的作業(yè)機器人以及在體內釋放藥物的可攝入機器人。
李曙光說,他們可以在10分鐘內制作出一塊10厘米長的人工肌肉,材料成本低于1美元,顯著降低了人工肌肉的生產制造時間與成本。下一步,他們將嘗試利用多塊人工肌肉來做一個機器人大象鼻子,像現實世界里的真大象鼻子那樣柔軟、靈活且有力。
資料來源:新華網、雷鋒網
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