肌肉驅動機械人有靈活“骨骼”

    自工業革命以來，科技一直推動着製造業發展。機械人作為現代製造業中的重要一環，正以驚人的速度改變社會的面貌。隨着科技的不斷演進，市場研究機構報告指出，機械人市場預計在未來幾年快速增長。美國麻省理工學院研究人員日前開發了一種類似彈簧的設備，可用作幾乎所有“肌肉”型機械人的基本骨架模組。這種“彎曲彈簧”旨在充分利用任何附着的“肌肉”組織，可最大限度提高“肌肉”自然產生的運動量。

    “肌肉”是大自然完美的執行器，可將能量轉化為運動。就比例而言，肌纖維比大多數合成執行器更強大、更精確。因此，研究人員一直在探索利用天然“肌肉”為機械人提供動力的方法。現有的一些“生物混合”機械人，使用“肌肉”執行器為人造骨骼提供動力，也可實現行走、游泳、泵動和抓握。但迄今並沒有高效且通用的相關裝置。此次，研究團隊設計了一種專門定制的彎曲件，其配置和剛度使“肌肉”組織能夠自然收縮並最大限度地拉伸彈簧。研究團隊將“肌肉”的自然力、彎曲剛度和運動程度聯繫起來，通過大量計算來設計設備的配置和尺寸。

    研究人員表示，該設備類似於一個微型手風琴狀結構，研究團隊計算後設計的彎曲度是“肌肉”組織本身剛度的一百分之一。團隊用小鼠細胞中生長的活“肌肉”纖維製作成“肌肉”帶，將“肌肉”帶纏繞在設備的兩個角柱上，測量了當“肌肉”帶收縮時柱子拉在一起的距離。研究發現，彎曲部分的配置使“肌帶”能可靠且反覆地收縮。與之前的“肌肉”執行器設計相比，他們的設計集中收縮拉伸程度是前者的五倍。

    研究人員指出，該裝置可作為未來“肌肉”動力機械人的“骨架”。團隊正在調整和組合彎曲部分，以構建由自然“肌肉”驅動的更精確可靠的機械人。有機械人專家表示，人類製造類人機械已有半個多世紀的歷史。人們早就發現，與機械相比，人的身體更靈活，運動更精細，能量轉化效率也高得多。這是因為人體共有約六百四十塊“肌肉”，“肌肉”比任何同尺寸的運動轉化裝置都更強大。未來想要製造出更敏捷的機械人，最自然的思路，是讓機械模擬人的“肌肉”組織和關節，還要控制機械人的總重，這很難。不過，以上新裝置通過引入彈簧，降低了機械模擬“肌肉”的難度。不久後，機械人的運動將不再是人們印象中的單一運動，機械人將朝着更個性化與更高效的方向發展。

    美    子