用于機器人肌肉驅(qū)動的蜘蛛絲

麻省理工學院的研究人員觀察到蜘蛛絲的新反應(yīng)，使其非常適合機器人肌肉和執(zhí)行器的開發(fā)。蜘蛛絲已被公認為人類已知的最強材料之一，與其輕質(zhì)相當?，F(xiàn)在，麻省理工學院的研究人員發(fā)現(xiàn)了另一種質(zhì)量的材料 - 它的彈性纖維也具有使其非常適合作為新的機器人致動器或肌肉的另一種潛在用途的特性。由麻省理工學院土木與環(huán)境工程系主任Markus Buehler領(lǐng)導(dǎo)的團隊發(fā)現(xiàn)了他所謂的“新現(xiàn)象”，其中蜘蛛絲的纖維隨著水分的變化而收縮，這被稱為超收縮。Buehler在麻省理工學院的新聞發(fā)布會上說，此外，線程不僅收縮，而且同時扭曲，這提供了強大的扭轉(zhuǎn)力。

人工智能長期以來一直是開發(fā)人員從事高性能計算和基于云的系統(tǒng)的工具。人工智能改變了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方式，電子郵件掃描方式，甚至是我們與手機和設(shè)備交互的方式。雖然AI和機器學習總是感覺像是一個生活在實時嵌入式系統(tǒng)之外的遙遠工具，但機器學習正在基于微控制器的系統(tǒng)中實現(xiàn)，事實上，它已經(jīng)存在!

研究合作者，大學副教授劉大彪說，研究人員在研究濕度對蜘蛛牽引絲的影響時發(fā)現(xiàn)了這種特性，同時通過懸掛蠶絲的重量來制造鐘擺，然后將其封閉在內(nèi)部相對濕度受控的室內(nèi)。在華中科技大學。

“當我們增加濕度時，鐘擺開始旋轉(zhuǎn)，”他說。“這超出了我們的期望。我真的很震驚。“研究人員測試了其他材料，包括人發(fā)，看他們是否對濕度有相同的反應(yīng)，但發(fā)現(xiàn)他們沒有發(fā)現(xiàn)類似的扭轉(zhuǎn)動作，劉說。

對于為什么蜘蛛絲以這種方式做出反應(yīng)沒有明確的答案，該團隊推測，對潮濕的超收縮可能是一種確保蜘蛛網(wǎng)被拉緊以響應(yīng)晨露以保護其免受損害的方法。研究人員表示，這也可能確保當獵物被捕獲時，網(wǎng)絡(luò)對振動的反應(yīng)不會受到影響。

Buehler表示，由于能夠控制濕度導(dǎo)致的收縮，該團隊意識到材料及其新發(fā)現(xiàn)的特性可能“對于機器人社區(qū)來說非常有趣”。

因為“通過控制濕度來控制這些運動非常精確”，材料及其功能可以用作控制某些傳感器或設(shè)備的新方法，他說。研究人員在“科學進步”雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于他們發(fā)現(xiàn)的論文。

在進一步研究他們觀察到的情況后，研究人員發(fā)現(xiàn)制造蜘蛛牽引絲的蛋白質(zhì)纖維有兩種類型的蛋白質(zhì) - MaSp1和MaSp2--可以解釋暴露在濕度下的運動。

水分子與脯氨酸相互作用，脯氨酸是MaSp3中發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)單元，以不對稱的方式破壞其氫鍵，從而導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)。Buehler說，旋轉(zhuǎn)僅在一個方向上進行，并且發(fā)生在相對濕度約為70%的閾值處。

“蛋白質(zhì)具有內(nèi)置的旋轉(zhuǎn)對稱性，”他說。Buehler補充說，通過它的扭轉(zhuǎn)力，它可以成為“一種全新的材料”，包括可能開發(fā)用于復(fù)制行為的潛在聚合物。

他們說，除了用于開發(fā)人工機器人肌肉或新型致動器之外，研究人員相信他們的研究結(jié)果也可用于開發(fā)精確的濕度傳感器以及其他新發(fā)明。

Elizabeth Montalbano是一位自由撰稿人，撰寫了20多年的技術(shù)和文化。她曾在鳳凰城，舊金山和紐約市作為專業(yè)記者生活和工作。在空閑時間，她喜歡沖浪，旅游，音樂，瑜伽和烹飪。她目前居住在葡萄牙西南海岸的一個村莊。