小号马萨诸塞州的科学* 技术研究所和哈佛大学已经开发了各种折纸启发的人造肌肉,可以提升自己的体重千倍以上,而且灵巧得足以抓住和抚养*朵娇嫩的花朵。
“国*科学院院刊”中介绍的这种装置为柔性机器人提供了*种超强度的新方法,可以在我们身体内部到外太空的任何地方使用。
历史上,机器人是由金属和其他硬质材料制成的,因为它给了他们力量。但是机器人也需要用柔软,灵活的部件来处理难以到达的地方,在不可预测的环境中行驶,并安全地与人交流。(例如,考虑用钢制手柄握住机器人的危险。)
所以科学*们越来越多地试图用软件制造机器人。在早些时候,这些位被降*到硬机器人的外部,基本上作为填充。但是研究人员正在越来越多地构建机器人,其他关键部分都是软的 - *近还创造了*种章鱼式的机器人。
机器人学*,计算机科学与人工智能实验室主任,机器人学*丹尼拉·罗斯(Daniela Rus)说:“我们对柔性机器人很感兴趣,因为它们是安全的,因为它们是合规的,因为它们可以处理不确定性。研究的高*作者。“相对来说,它们非常健壮,易于控制。”
但软体机器人存在*大缺点:与用硬材料制造的机器人不同,它们不完全是力量提升者。
罗斯说:“我们所需要的是具有强度的柔软,安全,兼容的机器人,具有现在可以用硬体系实现的特性。“这样我们就有两全其美了。”
罗斯和她的同事们利用折纸技术解决了这个问题,这些技术*近被证明对制造多种机器人有用。(*个这样的机器人RoboBee,由哈佛高*作*罗伯特·伍德(Robert Wood)率*开创。)折纸技术有可能以低成本生产许多复杂的设计,因为它们使用少量的材料和令人惊讶的简单工艺。
对于这项工作,科学*们使用折纸技术来创造肌肉般的结构,可以给肢体灵活性,但仍然允许它移动,而不需要任何硬件。
他们设计了折叠结构,特别是当它们被压缩时缩短,卷曲,扭曲或弯曲成特定的形状。研究人员将这些长长的折叠结构封在*袋聚合物“皮肤”中,并用空气或其他液体填充。当真空吸出流体时,折纸结构挤压在*起,扭曲成由其折叠模式确定的形状。
研究人员发现,*些折纸肌肉可能会挤压到原来的十分之*,或者提升到自身重量的*千倍。它们可以产生与哺乳动物肌肉每单位面积大约六倍的力。
每个折叠图案只能以*种方式移动,但是罗斯说,像折纸瑞士军刀这样的多功能机器人可以将许多不同的图案连接在*起。
这种机器人肢体可以在很小的尺度上使用,也许可以在我们身体内部进行修复工作。它们可以用于大规模的外太空建筑。它们可以使穿戴式外骨骼起重物体,或者被送到深海环境探测。他们甚至可以做*些看似平凡的工作 - 比如把*大箱牛奶或*串葡萄拿起来,而不用挤压它们。
这位科学*说,*个更为人性化的概念证明可以在接下来的建立清单上进行。
“我想做*头大象,”罗斯笑着说。“或者也许是小象。”