新型“肌肉”驅(qū)動(dòng)機(jī)器腿能走會(huì)跳

2024-09-18 14:31:09 來源：科技日?qǐng)?bào)

來源標(biāo)題：新型“肌肉”驅(qū)動(dòng)機(jī)器腿能走會(huì)跳

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和德國(guó)馬克斯普朗克智能系統(tǒng)研究所共同開發(fā)出一種“人造肌肉”驅(qū)動(dòng)機(jī)器腿，其不僅比傳統(tǒng)機(jī)器腿更節(jié)能，而且可進(jìn)行高跳、快速移動(dòng)、檢測(cè)和應(yīng)對(duì)障礙物，完成這些任務(wù)都不需要復(fù)雜的傳感器。研究發(fā)表在最新《自然·通訊》雜志上。

近70年來，絕大部分機(jī)器人都有一個(gè)共同點(diǎn)：由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。馬達(dá)裝置出現(xiàn)已有200年，但即使是新款的可行走機(jī)器人，其手臂和腿也需馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，無法做到像人類和動(dòng)物那樣由肌肉驅(qū)動(dòng)。這也是為什么機(jī)器人的行動(dòng)總是缺乏生物的機(jī)動(dòng)性和適應(yīng)性的原因之一。

此次，團(tuán)隊(duì)將一種電液壓致動(dòng)器連接到骨骼上成為“人造肌肉”。致動(dòng)器是充滿油的塑料袋，類似于用來制作冰塊的塑料袋。每個(gè)塑料袋兩側(cè)涂有多條導(dǎo)電材料制成的黑色電極。隨著電壓增加，電極會(huì)越來越近，將袋中的油推向一側(cè)，使袋子整體變短。

將成對(duì)的致動(dòng)器連接到骨骼上，就可產(chǎn)生與生物相同的成對(duì)肌肉運(yùn)動(dòng)：當(dāng)一塊肌肉縮短時(shí)，另一塊肌肉會(huì)伸長(zhǎng)。團(tuán)隊(duì)使用與高壓放大器通信的計(jì)算機(jī)代碼來控制哪些致動(dòng)器收縮，哪些致動(dòng)器伸展。

團(tuán)隊(duì)將新機(jī)器腿的能源效率與傳統(tǒng)機(jī)器腿進(jìn)行了比較。在紅外圖像上，他們觀察到，傳統(tǒng)機(jī)器腿在保持彎曲姿勢(shì)的情況下，會(huì)消耗更多能量。相比之下，新款電液壓致動(dòng)機(jī)器腿的溫度卻保持不變。

同時(shí)，與需要傳感器不斷“告知”機(jī)器人腿運(yùn)動(dòng)角度的機(jī)制不同，“人造肌肉”通過與環(huán)境的相互作用就能調(diào)整出合適角度。其僅由兩個(gè)輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)：一個(gè)用于彎曲關(guān)節(jié)，一個(gè)用于伸展關(guān)節(jié)。每次落地后，機(jī)器人腿部關(guān)節(jié)都會(huì)根據(jù)表面的硬度自適應(yīng)地移動(dòng)到合適角度。

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