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3D打印的人造肌肉出現了,《西部世界》中的高仿真機器人還遠嗎?
2017/09/30
來源:極客公園

  去年 HBO 的美劇《西部世界》為我們呈現了一個高度擬人化的機器人主題樂園,在虛擬的樂園中真實人類和機器人幾乎無法區分,這一切的背後其實是高度成熟的機器人製造技術。《西部世界》片頭中,機器人的身體組織都由專業機器來製造,而現在,來自哥倫比亞大學的研究人員也展示了用 3D 打印來製造人造肌肉的方法。

  擬人機器人的困局

  這些年來對於機器人的研究主要集中在智能化上,也就是讓機器人擁有和人類一樣的大腦,但直到今天我們還未看到一個高度擬人的機器人,其中一個原因就是,機器人的身體仍是機械的。現在這個難題終於被克服,新的人造肌肉可以被塑造為各種形狀,並且還能夠舉起自身重量 1000 倍的重物。

  由於無法滿足高致動性和應變力的需求,大部分材料都不能代替軟體肌肉組織,現有的軟性材料通常是用氣動或液壓的方式來使其彈性表皮膨脹,這種方式需要外部的壓縮機和調壓設備支持。這些組件佔用了大量的空間,很難用這些材料製造獨立的小型機器。

  用 3D 打印製造人造肌肉

  為了讓人造肌肉能夠有高應變能力和適應性,研究人員用硅膠基質作為合成材料,有乙醇分散在微氣泡中。這種解決方案結合了其他材料彈性大和可塑性強的特點,同時製造成本較低,由環保材料製成。新的人造肌肉應變能(物體在發生形變時貯存於其中的能量)比正常肌肉大 15 倍,可提起自身重量 1000 倍的重物。

  用 3D 打印機製作出所需形狀後,人造肌肉需要連接薄膜電阻絲以低功率啟動。經過多種機器人的實際應用測試,表現出了十分強大的伸縮和運動能力,當電加熱到 80℃時,可以膨脹到九倍大小。通過計算機控制,獨立部件幾乎能完成所有設計的運動任務。

軟體機器人的未來

  受生物體的啟發,軟體機器人在需要與人類接觸和互動的領域有著巨大的前景,如製造業和醫療保健領域。與剛性機器人不同,軟體機器人能夠模仿人類的自然動作,被操縱進行運動,執行一些精細操作或抓取軟的物體,提供醫療和其它類型的幫助。(我們之前還報導過 Grabit 用靜電吸附的方式抓取材料。)

  研究人員提到:「我們的軟性材料可以被用於製造擁有強大力量的人造肌肉,它可以被拉伸、彎曲、扭轉和支撐,這是和天然肌肉最接近的人造材料。」

  研究人員的下一步是用導電材料來代替現在的電阻絲,這樣可以加快肌肉的響應時間,延長使用週期。從長遠來看,他們還計劃用 AI 來控制肌肉運動,這是機器人模仿人類運動的一個重要進步,為高度擬人化的機器人到來奠定了基礎。

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