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用缝纫线制成的人造肌肉为软机器人带来了新的动作
2020年08月28日    阅读量:528    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

对于赵建国而言,章鱼是大自然中最优雅的机器之一:敏捷,变形和柔软,在狭窄的空间中紧紧挤压肌肉。


用缝纫线制成的人造肌肉为软机器人带来了新的动作 中国机械网,okmao.com


科罗拉多州立大学机械工程研究人员正在将钦佩转化为行动,领导了一个探索自适应机器人技术的复杂性和挑战的实验室。现在,他和他的学生展示了一种新的方法,该方法可以在受到章鱼等生物奇迹启发的软机器人中实现复杂的运动中国机械网okmao.com


许多机器人技术研究人员已转向使用柔软,柔顺的材料设计机器人,以确保安全性,抗损坏性以及在人类驱动的世界中生存的更好能力。但是,软机器人的进步受到其最重要部分的限制,这些最重要的部分被工程师称为致动器,即既能移动又能控制运动的组件。在人类和动物中,我们的致动器是我们的肌肉,它对刺激做出反应,并在多个方向弯曲和收缩。


Zhao的团队在《Soft Robotics》一书中写到了一种相对较新的设备,称为扭卷执行器,他们首次使用该设备在软机器人中生成可编程运动。通过证明这种类型的人造肌肉可以执行抓握,扭曲和弯曲等动作,他们希望接下来设计出微型,柔软的机器人,其运动和操纵范围比以前显示的要丰富得多。实验是由该论文的第一作者研究生孙杰峰领导的。


机械工程学系助理教授赵说:“其他人开发了这种类型的人造肌肉,但没人能证明它是激活软机器人的有效方法。” “它也非常小-仅有几厘米长。”


科罗拉多州立大学的研究人员使用扭曲和盘绕的执行器产生许多运动范围,这可能会导致软机器人技术的突破。图片来源:孙洁峰

由普通螺纹制成


他们的执行器是用普通的家用缝纫线制成的,可以制成多种形状以产生相应的运动。就像人的肌肉一样,它也可以“感觉”到力量并对其做出反应,就像悬挂的重量一样。


研究人员通过连续捻线纤维制成其扭曲和-盘绕致动器,然后卷取成弹簧状的形状使用的心轴。他们开发了一种制造技术,在相邻线圈之间具有均匀的间隙,从而使肌肉能够收缩而无需预先加载。然后可以将此类“自由行程”执行器嵌入到软机器人中,从而实现大幅度的运动。

 

在他们的论文中,研究人员将扭曲和盘绕的执行器嵌入U形,螺旋形和直线形中,以实现三种不同的运动:二维弯曲,扭曲和三维弯曲。他们还结合了这三个动作,展示了模仿人类前臂的完全柔软的机械臂。


这些在软机器人中实现新的运动范围的基本突破可以为越来越复杂的机器人铺平道路。Zhao设想了一个可以将小型无限制的软机器人用于搜索和救援应用程序或监视的世界。或者,如果它们很小(如Sun证明的那样),则它们可能会在人体中用于提供药物或其他疗法。


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