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三維打印人造氣動(dòng)肌肉問世 可支撐超過自身千倍的重量
2022-09-01 12:05:02   來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)

    意大利研究人員設(shè)計(jì)并制造了一種由3D打印結(jié)構(gòu)組成的人造氣動(dòng)肌肉,其可根據(jù)需要伸展和收縮。據(jù)《科學(xué)·機(jī)器人》雜志報(bào)告,這是一種在單一打印過程中制造、由18種不同GRACE(能夠收縮和拉長(zhǎng)的執(zhí)行器)組成的氣動(dòng)手。


     人造肌肉的創(chuàng)造是機(jī)器人領(lǐng)域追求的目標(biāo)之一,因?yàn)樵谧匀唤?,肌肉組織具有復(fù)雜的特征,從快速而有力的收縮,到形狀上微小而精確的變化都可靈活控制,還能進(jìn)行高度靈活的運(yùn)動(dòng)。單個(gè)肌肉纖維只能實(shí)現(xiàn)收縮,盡管如此,但正是它們?cè)趶?fù)雜肌肉結(jié)構(gòu)中的特定排列才能實(shí)現(xiàn)彎曲、扭轉(zhuǎn)和對(duì)抗運(yùn)動(dòng)等關(guān)節(jié)變形。

  研究小組此次從單個(gè)氣動(dòng)執(zhí)行器開始嘗試進(jìn)行突破。每個(gè)執(zhí)行器都可通過其幾何形狀簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)展、延伸和收縮,類似于帶有褶皺的主軸,包括一個(gè)可使用不同材料和不同尺寸進(jìn)行3D打印和制造的獨(dú)立單元。各種GRACE打印并組裝成復(fù)雜的架構(gòu),以提供所需的運(yùn)動(dòng)類型。

  研究人員稱,這些GRACE可制成不同的尺寸,可改變它們?cè)谧冃魏蛷?qiáng)度方面的性能,還能用各種材料和技術(shù)制造它們,甚至內(nèi)置到要制造的結(jié)構(gòu)中。

  研究人員利用商用3D打印機(jī)經(jīng)一次打印過程制造出了氣動(dòng)手,并展示了GRACE的特性。打印氣動(dòng)手所用的材料是一種軟樹脂,包含18個(gè)不同大小和形狀的GRACE,因此只需十分之幾帕的壓力,就可彎曲手指、扭轉(zhuǎn)手掌和旋轉(zhuǎn)手腕。氣動(dòng)手重約100克,大小與人手相當(dāng)。

  全新的設(shè)計(jì)使氣動(dòng)手可支撐超過其自身1000倍的重量,具體取決于制造它們的材料。事實(shí)上,產(chǎn)生的力和所需的壓力可通過使用不同剛度的材料、修改構(gòu)成這些執(zhí)行器的膜的厚度來(lái)增加或減少,同時(shí)保持相同的收縮和伸展性能。


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