美國麻省理工學(xué)院工程師開發(fā)了一種類似彈簧的設(shè)備，可用作幾乎所有肌肉型機(jī)器人的基本骨架模塊。這種“彎曲彈簧”旨在充分利用任何附著的肌肉組織，可大限度提高肌肉自然產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)量。研究論文發(fā)表在新一期《先進(jìn)智能系統(tǒng)》上。
肌肉是大自然完美的執(zhí)行器，可將能量轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)。就比例而言，肌纖維比大多數(shù)合成執(zhí)行器更強(qiáng)大、更精確。因此，工程師一直在探索利用天然肌肉為機(jī)器人提供動(dòng)力的方法?，F(xiàn)有的一些“生物混合”機(jī)器人，使用肌肉執(zhí)行器為人造骨骼提供動(dòng)力，也可實(shí)現(xiàn)行走、游泳、泵動(dòng)和抓握。但迄今并沒有高效且通用的相關(guān)裝置。
此次，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種專門定制的彎曲件，其配置和剛度使肌肉組織能夠自然收縮并大限度地拉伸彈簧。團(tuán)隊(duì)將肌肉的自然力、彎曲剛度和運(yùn)動(dòng)程度聯(lián)系起來，通過大量計(jì)算來設(shè)計(jì)設(shè)備的配置和尺寸。
該設(shè)備類似于一個(gè)微型手風(fēng)琴狀結(jié)構(gòu)，團(tuán)隊(duì)計(jì)算后設(shè)計(jì)的彎曲度是肌肉組織本身剛度的1/100。研究人員用小鼠細(xì)胞中生長(zhǎng)的活肌肉纖維制作成肌肉帶，將肌肉帶纏繞在設(shè)備的兩個(gè)角柱上，測(cè)量了當(dāng)肌肉帶收縮時(shí)柱子拉在一起的距離。
研究發(fā)現(xiàn)，彎曲部分的配置使肌帶能可靠且反復(fù)地收縮。與之前的肌肉執(zhí)行器設(shè)計(jì)相比，他們的設(shè)計(jì)集中收縮拉伸程度是前者的5倍。
該裝置可作為未來肌肉動(dòng)力機(jī)器人的“骨架”。團(tuán)隊(duì)正在調(diào)整和組合彎曲部分，以構(gòu)建由自然肌肉驅(qū)動(dòng)的更精確可靠的機(jī)器人。
