科学家创造出带有人造肌肉的机械腿

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zerin2024
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科学家创造出带有人造肌肉的机械腿

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过去 70 年来,科学家们一直在开发借助电机工作的机器人,这项技术已有约 200 年的历史。尽管这些机器可以行走并且有手臂和腿,但它们往往缺乏人类动作的机动性和流畅性。为什么?因为他们没有肌肉。科学家的最新发展可能会开启机器人技术的新时代。



来自瑞士苏黎世理工大学和马克斯·普朗克智能系统研究所 电子邮件列表 的科学家声称已经取得了突破,创造了一种借助人造肌肉移动的机械腿。

受人类和动物观察的启发,机器人肢体可以躲避障碍物并跳过卵石和沙子。此外,该开发能够在不借助复杂传感器的情况下进行跳高和快速运动。

科学家报告说,与发动机相比,腿部消耗的能量也少得多。他们补充说,虽然这项技术仍处于起步阶段,但它可以为未来具有人造肌肉的人形机器人开辟新的可能性。

这项研究由博士生 Thomas Buchner 和 Toshihiko Fukushima 撰写,将发表在科学杂志《自然通讯》上。

什么是人造肌肉?
今年,机器人行业备受投资者关注。高盛预测,到 2035 年,人形机器人市场规模将达到 380 亿美元。

致力于人形机器人的欧洲初创公司包括挪威初创公司 1X 和瑞士初创公司(瑞士苏黎世技术大学的附属公司)ANYbotics(正在创建工业用四足机器人)和 Mimic(正在开发人工智能机械臂)。

然而,来自苏黎世瑞士联邦理工学院和马克斯·普朗克智能系统研究所的科学家认为,与传统的机器人肢体不同,腿部的移动方式与现实生活中人类和动物的移动方式类似。它具有可弯曲和伸展的肌肉,因此它可以双向移动。

这些人造肌肉被称为电动液压致动器(科学家使用术语 HASELS),它们附着在肌腱骨架上。传统的机器人腿由电磁旋转电机控制。



事实上,人造肌肉是充满油的塑料袋——就像那些冰冻的塑料袋一样。每个包的大约一半覆盖有导电材料的黑色电极。

“一旦我们向电极施加电压,它们就会通过静电相互吸引。 “比如头发粘在气球上摩擦头部,静电也会起作用,”布赫纳解释道。如果增加电压,电极会靠得更近,并将油从袋子的一侧推出,从而使袋子变短。
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这些执行器的工作原理与人类肌肉相同:当一块肌肉收缩时,另一块肌肉则被拉伸。

新机遇
人造肌肉(电液执行器)行业在6年前才兴起,研究人员承认,距离该技术超越市场上最先进的人形机器人还有很长的路要走。

“与电动机器人相比,我们的系统仍然有限。目前,腿连接在杆上,它会绕圈跳跃,还不能自由移动,”瑞士苏黎世技术大学软机器人实验室教授罗伯特·卡茨什曼(Robert Katzshman)说。他还报告说,该肢体还不能由移动电池供电。

然而,如果解决这些限制,人造肌肉可以让真正的机器人在更不平坦的表面上行走,这要归功于其适应和对运动进行小幅调整的能力。

科学家证实。电动机需要传感器来不断接收有关机械腿角度的信息。同时,人造肌肉本身找到正确的位置,与外部环境相互作用。

卡兹曼说:“如果我们将机械腿与四足或双足机器人结合起来,有一天我们可以将所得机器用作救援机器人。”
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