研究人員開發(fā)了一種用于軟機(jī)器人的超薄人造肌肉

戴著花胸針，在你的眼前綻放，聽起來像是魔法。KAIST的研究人員已將其與機(jī)器人肌肉結(jié)合起來。

研究人員開發(fā)了一種用于軟機(jī)器人的超薄人造肌肉。最近在“ 科學(xué)機(jī)器人 ”雜志上報(bào)道的這一進(jìn)步，展示了一個(gè)機(jī)器人盛開的花胸針，在動(dòng)力藝術(shù)品上跳舞的機(jī)器人蝴蝶和飄動(dòng)的樹葉。

可以移動(dòng)的肌肉的機(jī)器人等同物被稱為致動(dòng)器。使用諸如電的刺激，致動(dòng)器像肌肉纖維一樣膨脹，收縮或旋轉(zhuǎn)。世界各地的工程師都在努力開發(fā)出能夠快速響應(yīng)的動(dòng)態(tài)執(zhí)行器，可以彎曲而不會(huì)斷裂，并且非常耐用。柔軟的機(jī)器人肌肉可以有各種各樣的應(yīng)用，從可穿戴電子設(shè)備到高級(jí)假肢。

來自KAIST功能性拮抗納米工程創(chuàng)意研究中心的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種非常薄，反應(yīng)靈敏，耐用的人造肌肉。執(zhí)行器看起來像一張約一英寸長的薄紙條。他們使用了一種叫做MXene的特殊材料，這是一類只有幾個(gè)原子厚度的化合物。

他們選擇的MXene材料(Ti 3 C 2 T x)由鈦和碳化合物薄層制成。它本身并不靈活; 當(dāng)彎曲成環(huán)時(shí)，材料片會(huì)從致動(dòng)器上剝落。當(dāng)MXene通過離子鍵“離子交聯(lián)”連接到合成聚合物時(shí)，這種情況發(fā)生了變化。材料的組合使致動(dòng)器具有柔韌性，同時(shí)仍保持強(qiáng)度和導(dǎo)電性，這對于由電驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)是至關(guān)重要的。

他們的特殊組合表現(xiàn)優(yōu)于其他報(bào)道。它們的執(zhí)行器對低電壓反應(yīng)非常迅速，持續(xù)運(yùn)行超過五個(gè)小時(shí)。

跳舞蝴蝶機(jī)器人的動(dòng)態(tài)藝術(shù)示范視頻。圖片來源：Umrao等，Sci。機(jī)器人。4，eaaw7797(2019)

為了證明微小的機(jī)器人肌肉有效，該團(tuán)隊(duì)將執(zhí)行器整合到可穿戴藝術(shù)中：一個(gè)折紙啟發(fā)的胸針模仿了當(dāng)施加少量電力時(shí)水仙花如何展開其花瓣。他們還設(shè)計(jì)了機(jī)器人蝴蝶，它們上下移動(dòng)翅膀，使樹葉的雕塑顫動(dòng)。

折紙啟發(fā)的水仙花機(jī)器人的動(dòng)態(tài)藝術(shù)示范視頻。圖片來源：Umrao等，Sci。機(jī)器人。4，eaaw7797(2019)

“可穿戴式機(jī)器人和動(dòng)力學(xué)藝術(shù)展示了機(jī)器人肌肉如何能夠獲得有趣和美麗的應(yīng)用，”機(jī)械工程主要作者和機(jī)械工程教授Il-Kwon Oh說。“它還展示了小型人造肌肉在各種用途中的巨大潛力，例如觸覺反饋系統(tǒng)和活躍的生物醫(yī)學(xué)設(shè)備。”

跳舞動(dòng)態(tài)藝術(shù)示范錄影在樹結(jié)構(gòu)離開。圖片來源：Umrao等，Sci。機(jī)器人。4，eaaw7797(2019)

該團(tuán)隊(duì)接下來計(jì)劃研究基于MXene的軟驅(qū)動(dòng)器的更多實(shí)際應(yīng)用以及MXene 2D納米材料的其他工程應(yīng)用。