瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院和德國馬克斯普朗克智能系統(tǒng)研究所共同開發(fā)出一種“人造肌肉”驅(qū)動機器腿,其不僅比傳統(tǒng)機器腿更節(jié)能,而且可進行高跳、快速移動、檢測和應(yīng)對障礙物,完成這些任務(wù)都不需要復雜的傳感器。研究發(fā)表在最新《自然·通訊》雜志上。
近70年來,絕大部分機器人都有一個共同點:由馬達驅(qū)動。馬達裝置出現(xiàn)已有200年,但即使是新款的可行走機器人,其手臂和腿也需馬達驅(qū)動,無法做到像人類和動物那樣由肌肉驅(qū)動。這也是為什么機器人的行動總是缺乏生物的機動性和適應(yīng)性的原因之一。
此次,團隊將一種電液壓致動器連接到骨骼上成為“人造肌肉”。致動器是充滿油的塑料袋,類似于用來制作冰塊的塑料袋。每個塑料袋兩側(cè)涂有多條導電材料制成的黑色電極。隨著電壓增加,電極會越來越近,將袋中的油推向一側(cè),使袋子整體變短。
將成對的致動器連接到骨骼上,就可產(chǎn)生與生物相同的成對肌肉運動:當一塊肌肉縮短時,另一塊肌肉會伸長。團隊使用與高壓放大器通信的計算機代碼來控制哪些致動器收縮,哪些致動器伸展。
團隊將新機器腿的能源效率與傳統(tǒng)機器腿進行了比較。在紅外圖像上,他們觀察到,傳統(tǒng)機器腿在保持彎曲姿勢的情況下,會消耗更多能量。相比之下,新款電液壓致動機器腿的溫度卻保持不變。
同時,與需要傳感器不斷“告知”機器人腿運動角度的機制不同,“人造肌肉”通過與環(huán)境的相互作用就能調(diào)整出合適角度。其僅由兩個輸入信號驅(qū)動:一個用于彎曲關(guān)節(jié),一個用于伸展關(guān)節(jié)。每次落地后,機器人腿部關(guān)節(jié)都會根據(jù)表面的硬度自適應(yīng)地移動到合適角度。