3D打印人造氣動肌肉問世可支撐超過自身千倍的重量

來源：科技日報



意大利研究人員設(shè)計并制造了一種由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，因為在自然界,，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,。單個肌肉纖維只能實現(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現(xiàn)彎曲,、扭轉(zhuǎn)和對抗運(yùn)動等關(guān)節(jié)變形。

　　

△意大利研究人員展示了執(zhí)行器的多功能性,，這是一個由18種不同GRACE組成的氣動手,，采用單一打印工藝制造。圖片來源：意大利理工學(xué)院

研究小組此次從單個氣動執(zhí)行器開始嘗試進(jìn)行突破,。每個執(zhí)行器都可通過其幾何形狀簡單地擴(kuò)展,、延伸和收縮，類似于帶有褶皺的主軸,，包括一個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,，同時保持相同的收縮和伸展性能。