機(jī)器人也要練肌肉外柔內(nèi)剛才更強(qiáng)大

2017-08-23 16:19:00來(lái)源：中國(guó)智能制造網(wǎng) 編輯：齊之越關(guān)鍵詞：人造肌肉智能肌肉 3D打印閱讀量：62280

導(dǎo)讀：機(jī)器人對(duì)人造肌肉的需求并不只是近幾年大火的仿真機(jī)器人帶動(dòng)的，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)的柔性化浪潮才是幕后大推手。

　　【中國(guó)智能制造網(wǎng) 本站原創(chuàng)】機(jī)器人對(duì)人造肌肉的需求并不只是近幾年大火的仿真機(jī)器人帶動(dòng)的，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)的柔性化浪潮才是幕后大推手。隨著人造肌肉技術(shù)日益發(fā)達(dá)，更多外柔內(nèi)剛的機(jī)器人將深度融入我們的日常生活。

　　隨著新型智能材料不斷涌現(xiàn)，新型制造技術(shù)持續(xù)升級(jí)，人類“復(fù)制”自我的愿望愈發(fā)強(qiáng)烈，水平也日漸提高，人體的各類組織、器官都成為科研工作者仿造的對(duì)象。一方面，這與人類生殖繁衍一樣，是出于延續(xù)自我生命的目的；另一方面，此舉也是為了賦予部分工具更突出的類人特征，進(jìn)而改善其性能。“人造肌肉”便是這樣一種產(chǎn)物。

　　“人造肌肉”大致可分為兩類：一種外觀幾乎能夠以假亂真，大多以人體細(xì)胞體外培養(yǎng)物為原材料，經(jīng)由3D打印設(shè)制作成型，主要用于醫(yī)學(xué)研究和臨床治療，典型代表如韓國(guó)浦項(xiàng)科技大學(xué)于2016年制作的骨骼肌生物墨水3D打印肌肉；另一種看上去則并不是很像人類肌肉，但卻具有肌肉可伸縮、彎曲、扭動(dòng)的物理屬性，而且往往更為強(qiáng)韌，它們多數(shù)由智能高分子材料組成，用途也不限于醫(yī)療，而進(jìn)一步延伸到了機(jī)器人設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

　　機(jī)器人一貫以鋼筋鐵骨示人，“骨骼”外露的形象與人類相去甚遠(yuǎn)。但機(jī)器人對(duì)人造肌肉的需求并不只是近幾年大火的仿真機(jī)器人帶動(dòng)的，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)的柔性化浪潮才是幕后大推手。

　　讓機(jī)器人變軟并不只是出于改善人類觸感的需要，而是具體的應(yīng)用場(chǎng)景所決定的。在一些勘探、測(cè)量、攀爬、救援等特殊任務(wù)中，機(jī)器人需要在一些迂回曲折的空間作業(yè)，“耿直”的硬性機(jī)身往往會(huì)碰壁，進(jìn)展緩慢。因此，以特殊材料提高機(jī)器人柔軟度成為業(yè)界共同關(guān)注的問(wèn)題。而如果想讓機(jī)器人軟下來(lái)，就絕不能只做表面文章，僅僅研制類人的柔性皮膚，在皮下植入“肌肉”才是機(jī)器人游刃有余的關(guān)鍵。

　　以勘探、救援這些場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，托舉、移動(dòng)是兩項(xiàng)很重要的能力。柔性機(jī)器人“苦練肌肉”的主要目的也正在于此。2013年，新加坡國(guó)立大學(xué)利用超伸縮性高分子聚合物制成的人造肌肉讓機(jī)器人成為名副其實(shí)的大力士，能托舉起是自身80倍重的物體，比傳統(tǒng)的液壓機(jī)械驅(qū)動(dòng)要快得多。在地震、塌方等環(huán)境中，這些臂力非凡的機(jī)器人可以更快的速度清理路障、巨石等。

　　對(duì)救災(zāi)機(jī)器人而言，速度與力量同樣重要。當(dāng)險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)，及時(shí)察覺(jué)并趕到救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)才是機(jī)器人的當(dāng)先一步。2014年，美國(guó)伊利諾伊州立大學(xué)的科學(xué)家便利用老鼠的心臟細(xì)胞造出一種含有動(dòng)能的人造肌肉。當(dāng)肌肉被安裝到不足一厘米長(zhǎng)的微型機(jī)器人身上時(shí)，它成功驅(qū)動(dòng)機(jī)器人自動(dòng)行走。通過(guò)施加電刺激，機(jī)器人的速度還可以不斷加快。終，研究者的目標(biāo)是讓自帶感應(yīng)器的此類軟機(jī)器人能朝著特定化學(xué)信號(hào)傳來(lái)的方向迅速移動(dòng)，進(jìn)而運(yùn)用到救援工作中。

　　當(dāng)然，并非所有機(jī)器人都需要練就一身肌肉。對(duì)動(dòng)作的復(fù)雜度要求相對(duì)較低、工作內(nèi)容較為簡(jiǎn)單的機(jī)器人保持銅頭鐵臂形態(tài)就已足夠。而一些對(duì)動(dòng)作度要求較高的機(jī)器人目前也同樣不能植入肌肉，因?yàn)榧∪獾膹椥詴?huì)影響其移動(dòng)尺寸的大小，形成誤差。

　　此外，體表布滿人造肌肉的機(jī)器人給人類造成物理性誤傷的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)大大降低。因此，與人類接觸頻繁密切的機(jī)器人將成為早“秀肌肉”的一批鋼鐵俠。隨著人造肌肉技術(shù)日益發(fā)達(dá)，更多外柔內(nèi)剛的機(jī)器人將深度融入我們的日常生活。

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