發(fā)布日期：2016-08-04

近日，美國(guó)哈佛大學(xué)John A. Paulson學(xué)院工程與應(yīng)用科學(xué)系的工程師開(kāi)發(fā)出一種以碳納米管為基礎(chǔ)的人造肌肉，這種材料有望將“柔性”機(jī)器人實(shí)用化。相關(guān)研究論文日前已發(fā)表在最新一期的材料科學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊Advanced Materials上。

多年以來(lái)，機(jī)器人科學(xué)家一直在嘗試打造“柔性”機(jī)器人。這種機(jī)器人體形柔軟，可以靈活變形執(zhí)行任務(wù)或者通過(guò)狹小空間，其設(shè)計(jì)理念有些類似于章魚(yú)或者海星。

但是這些機(jī)器人往往存在一個(gè)問(wèn)題，它們太慢了。驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的氣動(dòng)以及液壓系統(tǒng)響應(yīng)非常緩慢，此外續(xù)航時(shí)間也很短。相比之下，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)機(jī)器人更具優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)在，哈佛大學(xué)的工程師開(kāi)發(fā)出的人造肌肉有望將“柔性”機(jī)器人實(shí)用化。這種人造肌肉吉通包含了“介電彈性體”，當(dāng)電場(chǎng)作用于軟性材料時(shí)，其就會(huì)發(fā)生變形。事實(shí)上，此前這種“介電彈性體”已經(jīng)存在，但當(dāng)時(shí)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所需的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高。

現(xiàn)在，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將“介電彈性體”所需的電壓降低，從而使得機(jī)器人能夠大范圍運(yùn)動(dòng)，并且不需要任何的剛性組件。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Mishu Duduta認(rèn)為這將有助于發(fā)揮柔性機(jī)器人的潛力。

他表示，這主要?dú)w因于人造肌肉中所采用的碳納米管。這些碳納米管可作為一個(gè)電極，而其根據(jù)肌肉的多層排列設(shè)計(jì)可以提供顯著的牽引力。

Mishu Duduta在論文中指出，這種人造肌肉可用于制造可穿戴設(shè)備、柔性?shī)A具、外科手術(shù)工具、柔性機(jī)器人以及常規(guī)機(jī)器人的柔性部件。

論文的共同作者之一Robert Wood指出，“驅(qū)動(dòng)技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)面臨的最大挑戰(zhàn)之一。在電動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上的技術(shù)突破使得其更接近于生物肌肉性能，也為柔性機(jī)器人打開(kāi)了實(shí)用性的大門”。

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)