• 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
首页 -> 资讯 -> 新鲜事儿 -> 正文

机器人终于有“肌肉”了

admin_jqrgl2017-09-08阅读(5386)评论(0)

标签: 医用机器人  

钢筋铁骨般的机器人,你喜欢吗?

在电影《机械姬》中,制造出全智能系统和超仿真机器人的科学家面对性能完备的机械骨骼,并没有满足,而是耗时良久,试用多种材料制作出“人造肌肉”,直到机器人与真人看起来毫无差异为止。其实,让机器人有肌肉并不只是为了看起来美观,更是为了执行任务时的方便。比如,比利时的科学家就最新推出了一款“人造肌肉”,不仅让机器人柔软地对待接触物体,还能让它拥有自愈功能。

一个和手掌相似的软气动执行器

据外媒“新科学家”科技网站8月报道,迄今为止,人类制造出的机器人不是具备超人般的力量,就是有非常吸引人的外形或色彩。最近,一项来自比利时的科研成果为机器人添上了另一种新技能:自我修复。

长久以来,机器人专家一直试图用柔软材料制造机器人,但这往往与当初制造机器人的目的相违背。柔软反而无法很好地执行任务。但布鲁塞尔自由大学研究者们创造出的软体机器人却能在“受伤”时完成“自愈”。

最新研究论文已发表于《机器人科学》杂志上,论文中研究者为证明新材料的“自愈”性能,创造出一个和手掌相似的软气动执行器。执行器的“手腕”部位由钢铁制成,内部拥有牵动五根“手指”的智能机械线路系统。“手指”的构造与普通机械手完全不同。包裹钢铁主干的是一种软性透明材料,表皮看上去像果冻一样。每根“手指”都有块状关节般的结构,搭配“手腕”用力,就能轻易夹起汽车模型、橙子和小木块等物体。

据欧盟“社区研究和发展信息服务”官方网站消息,研究者在这执行器中使用的新材料是经狄尔斯-阿尔德反应制成的聚合物。这种聚合物又被称为SH材料,它的内部构造是一个交联网络。狄尔斯-阿尔德反应允许分子形成新的键,如果材料发生破损,想要自愈,只需加热到80摄氏度。在这样温和的热度下,材料的交叉链将被打破,聚合物内部的分子将拥有更多流动性。这种流动性将使分子自动缩小损伤造成的间隙。当温度降低,材料冷却之后,刚才的破损将完全恢复,几乎没有痕迹。

愈合能够反复进行,丝毫不影响机械性能

研究人员指出,即使执行器的“手指”被撕开或割断,通过加热方式,40分钟后断裂处就能融合。之后等材料冷却到25摄氏度,放置24小时,受损机器的力量强度和机械灵活性也将恢复如初。更巧妙的是,这种愈合能够反复进行,丝毫不影响机械性能。

在实验中,研究小组首先基于新材料的恢复特性,开发出三种能用于制造自愈式软气动执行器的部件,分别是:软机器人手、能拾取物品的软夹具和人造肌肉。其次,利用这三个部件,组装成执行器原型。由于全部使用了软性材料,执行器的弹性适中,并且具有很好的生物适应性,非常接近自然属性的手掌。

研究者称,之所以制作出这样一只柔软无比的执行器是因为它能被用于安装到社交机器人身上。即便后者没有经过预先的编程设置,也能灵活利用执行器完成任务。然而,一旦机器人到具体情境中开始工作,它们很可能会遇到尖锐物体,比如树枝、锋利的金属边、破碎的玻璃、尖锐的硬塑料、甚至是一张纸的边缘。此时,快速自愈的功能将为机器人的社交工作带来极大便利。

此外,由于执行器主要依靠收缩式气动来调整人造肌肉系统的运作,当气体瞬间冲入“手掌”内部时,将产生高水平的力量。这种超压过程会增加整个系统的磨损,导致表皮出现穿孔和泄漏的几率大大提高。此时,由于材料特殊性的存在,无论是微观切口,还是肉眼可见的宏观损伤,都可以轻易愈合。

新应用很可能对所有的工程化驱动系统产生巨大影响

自愈式软气动执行器非常适合用来采摘水果或蔬菜等精致的东西,或者用来处理分拣和包装线中的精细物体。这意味着它在食品工业中更有发展前途。当然,如果在工厂生产线中也引入执行器,那它的柔软性将有助于避免伤害事故的发生。

研究者补充指出,新发明使用的SH材料最早出现在2001年,是一个相对较新的名词,现在用在手机保护屏上能自我修复划痕的涂料就是使用了它。汽车工业和航空航天领域,以及可拉伸薄膜的制造也都有SH材料参与。人造肌肉其实是SH材料的拓展应用之一,它甚至会在皮肤康复和假肢制作方面发挥重要作用。未来这款新应用很可能对所有的工程化驱动系统产生巨大影响,特别是在机器人领域。

英国《连线》杂志官网也在8月份对该研究进行了报道,报道指出,布鲁塞尔自由大学的研究得到了欧洲研究委员会的支持,委员会对这项研究的影响寄予厚望。而研究团队更是在一份声明中称,希望人类能够在机器人身上发展出一种信任,相信机器人的功能表现不再依赖于人类时时刻刻的照看。

罗素·特德雷克是麻省理工学院的电气工程专家,他认为现实中的人机关系使得这项研究尤其令人兴奋。无法自愈的缺点本身就是机械与生物之间的巨大鸿沟,如果在这个方向上有所进步,将大大提高机械的稳固性。显然,他在这里阐述的完全是技术的发展程度,而非产品是否存在的问题,毕竟我们很早就有了自愈式轮胎。

剑桥大学软机器人研究员文也饭田则表示,该研究是领域内的重要进步,“人造肌肉”以及自愈式软机器人技术带来的自我恢复功能必然会让以人为本的环境更安全。

来源: 北京青年报

 


(点击以打开大图)
资讯——机器人基地

热门资讯

热门 - 新鲜事儿

听得懂“召唤”的机器人冰箱

    0 评论 43 浏览

热门 - 前沿科技

亚马逊仓库机器人增至4.5万台 同比增加50%

    1 评论 26935 浏览

热门 - 行业周边

神秘机械人现身深圳机场 魔鬼步伐引旅客尖叫连连

    0 评论 35721 浏览

热门 - 专题报道

3D打印的住房项目在法国南特附近破土动工

    0 评论 2770 浏览

热门 - 赛事

厉害了!万州二中夺世界机器人大赛二等奖

    0 评论 3980 浏览

热门 - 展会

宋闯:定制3D打印服务让创意“触手可及”

    0 评论 12800 浏览

热门 - 文娱周边

《你往哪里跑》定档10月13日 王迅上演囧父浓情

    0 评论 6032 浏览