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机器人也要练肌肉 外柔内刚才更强大

时间:2017/8/25 16:56:00   来源:工控中国   添加人:admin

  机器人对人造肌肉的需求并不只是近几年大火的仿真机器人带动的,机器人产业出现的柔性化浪潮才是幕后大推手。随着人造肌肉技术日益发达,更多外柔内刚的机器人将深度融入我们的日常生活。

  机器人也要练肌肉 外柔内刚才更强大

  随着新型智能材料不断涌现,新型制造技术持续升级,人类复制自我的愿望愈发强烈,水平也日渐提高,人体的各类组织、器官都成为科研工作者仿造的对象。一方面,这与人类生殖繁衍一样,是出于延续自我生命的目的;另一方面,此举也是为了赋予部分工具更突出的类人特征,进而改善其性能。人造肌肉便是这样一种产物。

  人造肌肉大致可分为两类:一种外观几乎能够以假乱真,大多以人体细胞体外培养物为原材料,经由3D打印设制作成型,主要用于医学研究和临床治疗,典型代表如韩国浦项科技大学于2016年制作的骨骼肌生物墨水3D打印肌肉;另一种看上去则并不是很像人类肌肉,但却具有肌肉可伸缩、弯曲、扭动的物理属性,而且往往更为强韧,它们多数由智能高分子材料组成,用途也不限于医疗,而进一步延伸到了机器人设计领域。

  机器人一贯以钢筋铁骨示人,骨骼外露的形象与人类相去甚远。但机器人对人造肌肉的需求并不只是近几年大火的仿真机器人带动的,机器人产业出现的柔性化浪潮才是幕后大推手。

  让机器人变软并不只是出于改善人类触感的需要,而是具体的应用场景所决定的。在一些勘探、测量、攀爬、救援等特殊任务中,机器人需要在一些迂回曲折的空间作业,耿直的硬性机身往往会碰壁,进展缓慢。因此,以特殊材料提高机器人柔软度成为业界共同关注的问题。而如果想让机器人软下来,就绝不能只做表面文章,仅仅研制类人的柔性皮肤,在皮下植入肌肉才是机器人游刃有余的关键。

  以勘探、救援这些场景来说,托举、移动是两项很重要的能力。柔性机器人苦练肌肉的主要目的也正在于此。2013年,新加坡国立大学利用超伸缩性高分子聚合物制成的人造肌肉让机器人成为名副其实的大力士,能托举起是自身80倍重的物体,比传统的液压机械驱动要快得多。在地震、塌方等环境中,这些臂力非凡的机器人可以更快的速度清理路障、巨石等。

  对救灾机器人而言,速度与力量同样重要。当险情发生时,及时察觉并赶到救灾现场才是机器人的当先一步。2014年,美国伊利诺伊州立大学的科学家便利用老鼠的心脏细胞造出一种含有动能的人造肌肉。当肌肉被安装到不足一厘米长的微型机器人身上时,它成功驱动机器人自动行走。通过施加电刺激,机器人的速度还可以不断加快。最终,研究者的目标是让自带感应器的此类软机器人能朝着特定化学信号传来的方向迅速移动,进而运用到救援工作中。

  当然,并非所有机器人都需要练就一身肌肉。对动作的复杂度要求相对较低、工作内容较为简单的机器人保持铜头铁臂形态就已足够。而一些对动作精准度要求较高的机器人目前也同样不能植入肌肉,因为肌肉的弹性会影响其移动尺寸的大小,形成误差。

  此外,体表布满人造肌肉的机器人给人类造成物理性误伤的风险也会大大降低。因此,与人类接触频繁密切的机器人将成为最早秀肌肉的一批钢铁侠。随着人造肌肉技术日益发达,更多外柔内刚的机器人将深度融入我们的日常生活。