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世界通訊！今天最新消息三維打印人造氣動肌肉問世可支撐超過自身千倍的重量

2023-06-05 23:14:35 來源：互聯(lián)網(wǎng)

【資料圖】

科技日報(bào)北京8月31日電 (記者張夢然)意大利研究人員設(shè)計(jì)并制造了一種由3D打印結(jié)構(gòu)組成的人造氣動肌肉，其可根據(jù)需要伸展和收縮。據(jù)《科學(xué)·機(jī)器人》雜志報(bào)告，這是一種在單一打印過程中制造、由18種不同GRACE(能夠收縮和拉長的執(zhí)行器)組成的氣動手。

人造肌肉的創(chuàng)造是機(jī)器人領(lǐng)域追求的目標(biāo)之一，因?yàn)樵谧匀唤?，肌肉組織具有復(fù)雜的特征，從快速而有力的收縮，到形狀上微小而精確的變化都可靈活控制，還能進(jìn)行高度靈活的運(yùn)動。單個(gè)肌肉纖維只能實(shí)現(xiàn)收縮，盡管如此，但正是它們在復(fù)雜肌肉結(jié)構(gòu)中的特定排列才能實(shí)現(xiàn)彎曲、扭轉(zhuǎn)和對抗運(yùn)動等關(guān)節(jié)變形。

研究小組此次從單個(gè)氣動執(zhí)行器開始嘗試進(jìn)行突破。每個(gè)執(zhí)行器都可通過其幾何形狀簡單地?cái)U(kuò)展、延伸和收縮，類似于帶有褶皺的主軸，包括一個(gè)可使用不同材料和不同尺寸進(jìn)行3D打印和制造的獨(dú)立單元。各種GRACE打印并組裝成復(fù)雜的架構(gòu)，以提供所需的運(yùn)動類型。

研究人員稱，這些GRACE可制成不同的尺寸，可改變它們在變形和強(qiáng)度方面的性能，還能用各種材料和技術(shù)制造它們，甚至內(nèi)置到要制造的結(jié)構(gòu)中。

研究人員利用商用3D打印機(jī)經(jīng)一次打印過程制造出了氣動手，并展示了GRACE的特性。打印氣動手所用的材料是一種軟樹脂，包含18個(gè)不同大小和形狀的GRACE，因此只需十分之幾帕的壓力，就可彎曲手指、扭轉(zhuǎn)手掌和旋轉(zhuǎn)手腕。氣動手重約100克，大小與人手相當(dāng)。

全新的設(shè)計(jì)使氣動手可支撐超過其自身1000倍的重量，具體取決于制造它們的材料。事實(shí)上，產(chǎn)生的力和所需的壓力可通過使用不同剛度的材料、修改構(gòu)成這些執(zhí)行器的膜的厚度來增加或減少，同時(shí)保持相同的收縮和伸展性能。

總編輯圈點(diǎn)

該成果的核心就是GRACE。這種執(zhí)行器不但能收縮和伸展，還可在不同的尺寸上、尺度上，用不同的材料和機(jī)械性能來實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而完成前所未有廣泛且逼真的運(yùn)動。通過有效結(jié)合GRACE，科學(xué)家未來還可能3D打印出足夠強(qiáng)大和靈活的“軟體執(zhí)行器”，應(yīng)用范圍從生物多樣性保護(hù)，到老年人日常護(hù)理，讓這一人造設(shè)備真正做到與自然和社會環(huán)境相結(jié)合?！揪庉?吳濤】

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