新型“肌肉”驱动机器腿能走会跳
发布时间: 2024-09-18 11:09:02
科技日报讯（记者张梦然）瑞士苏黎世联邦理工学院和德国马克斯普朗克智能系统研究所共同开发出一种“人造肌肉”驱动机器腿，其不仅比传统机器腿更节能，而且可进行高跳、快速移动、检测和应对障碍物，完成这些任务都不需要复杂的传感器。研究发表在最新《自然·通讯》杂志上。
近70年来，绝大部分机器人都有一个共同点：由马达驱动。马达装置出现已有200年，但即使是新款的可行走机器人，其手臂和腿也需马达驱动，无法做到像人类和动物那样由肌肉驱动。这也是为什么机器人的行动总是缺乏生物的机动性和适应性的原因之一。
此次，团队将一种电液压致动器连接到骨骼上成为“人造肌肉”。致动器是充满油的塑料袋，类似于用来制作冰块的塑料袋。每个塑料袋两侧涂有多条导电材料制成的黑色电极。随着电压增加，电极会越来越近，将袋中的油推向一侧，使袋子整体变短。
将成对的致动器连接到骨骼上，就可产生与生物相同的成对肌肉运动：当一块肌肉缩短时，另一块肌肉会伸长。团队使用与高压放大器通信的计算机代码来控制哪些致动器收缩，哪些致动器伸展。
团队将新机器腿的能源效率与传统机器腿进行了比较。在红外图像上，他们观察到，传统机器腿在保持弯曲姿势的情况下，会消耗更多能量。相比之下，新款电液压致动机器腿的温度却保持不变。
同时，与需要传感器不断“告知”机器人腿运动角度的机制不同，“人造肌肉”通过与环境的相互作用就能调整出合适角度。其仅由两个输入信号驱动：一个用于弯曲关节，一个用于伸展关节。每次落地后，机器人腿部关节都会根据表面的硬度自适应地移动到合适角度。
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