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據媒體11日報道,新加坡國立大學工學院的科研團隊已研發出一種超級“人造肌肉”,這種高分子聚合物材料可以拉伸至本身長度的5倍,並負載相當於自身重量80倍以上的重物,如此一來,機器人將在行動變得更柔軟的同時變得“力大無窮”。
目前,機器人身上的人造肌肉僅能擴展到原有長度的3倍,一般僅能提起相當於自重一半的負荷,也就是說和人類的平均力量大致相當。
新加坡國立大學艾德裡安·何博士帶領的四人團隊自2012年7月一直致力於研制可令機器人更強大的“人造肌肉”。“去年,我們通過理論計算發現,電脈衝驅動的聚合物肌肉可能會有1000%應變位移,可提拉高達500倍自重的負載。所以我讓我的學生朝著這一目標努力,盡管它聽起來是多麼不可能。”何博士說。
這項研究近期取得突破。與傳統機器人的液壓驅動機制不同,新型“人造肌肉”模擬人類的肌肉,對電脈衝快速響應。何博士和他的團隊使用了拉伸可超過原長度10倍的高分子聚合物材料,令“人造肌肉”成功負載相當於自身重量80倍以上的重物,這在機器人研究領域屬於首次。“配置這種肌肉的機器人能以更加人性化的方式和超越人類的力量發揮作用。”何博士說。
可轉化儲存能量
這種“人造肌肉”還具有轉化和儲存能量的功能。報道稱,“人造肌肉”最初的設計目的是想將電能轉化為機械能。研究過程中科研人員發現可以反過來將運動中產生的機械能轉變為電能並存儲起來。從儲能方面來說,“人造肌肉”的工作原理有點像是電容,可以很快達到全功率狀態,從而達到快速充電的目的。
“我們的新型肌肉不僅僅是強壯和反應快速的。他們的動作產生副產品:能源。隨著肌肉收縮和擴張,他們能夠將機械能轉化為電能。”何博士說。
由於相對而言高分子聚合物材料價格並不昂貴,使用這些材料制造的機器人將比現有的傳統工藝機器人更加便宜。何博士指出,采用人造肌肉材料的價格僅相當於采用傳統液壓驅動機制方式的5%左右,因此,他相信基於“人造肌肉”制造的機器人未來將會成為一種普及消費品,就像今天的平板電腦和智能手機一樣。
新加坡國立大學的研究人員將繼續改進“人造肌肉”技術,下一個目標是使這種人造肌肉可以反復運作超過100萬次以上。在未來3到5年之內,研制組預期有望將這種人造肌肉融合進一個具備完全功能的機械臂之中,這種機械臂將可以完成諸如取物,或是精確移動物體等任務,甚至還可以跟真人掰手腕。(天樂)