3D打印人造氣動(dòng)肌肉問世可支撐超過自身千倍的重量

來源：科技日?qǐng)?bào)



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(dòng)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(zhǎng)的執(zhí)行器）組成的氣動(dòng)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(dòng)。單個(gè)肌肉纖維只能實(shí)現(xiàn)收縮，盡管如此，但正是它們?cè)趶?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(duì)抗運(yùn)動(dòng)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(gè)由18種不同GRACE組成的氣動(dòng)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(gè)氣動(dòng)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(jiǎn)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(dòng)類型。
　　
研究人員稱，這些GRACE可制成不同的尺寸，可改變它們?cè)谧冃魏蛷?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(dòng)手，并展示了GRACE的特性。打印氣動(dòng)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(dòng)手重約100克，大小與人手相當(dāng)。
　　
全新的設(shè)計(jì)使氣動(dòng)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。