在科技的海洋中,一个突破性的发现如同一颗璀璨的星辰,引领着人类向着机器人领域的新纪元迈进。Nature Communications杂志近日披露了一项令人瞩目的研究成果,该研究由哥伦比亚大学的一支精英团队完成,他们成功创造了利用软材料构建的人工肌肉,并且能够模仿人类进行推举、拉扭以及其他复杂运动。这项3D打印技术所生产的人工肌肉,不仅不需要外部压缩设备或高压系统,还能在自身1000倍重量下稳定工作,为超强类人机器人的研发奠定了坚实基础。
研究团队的导师Hod Lipson教授指出,目前市场上尚未有任何材料能像自然肌肉那样在高压环境下展现出应变能力,但灵感来源于生物,他相信软材料机器人将成为连接人类与机械世界、尤其是在制造和医疗领域互动时不可或缺的“希望”。这种不同于刚性机器人的软体结构,可以复刻自然之姿,执行柔韧动作,如抓握细小物品、轻松完成任务,从而为医疗保健等领域提供无限可能。
Lipson教授进一步解释道:“我们已经取得显著进步在智能化方面,但当涉及到设计和制造身体时,我们仍然处于原始阶段。这是一个巨大的挑战,就像生物学一样,因为新的执行机构可以形态多样化成千种样式。但我们已经克服了创建可靠人形机器人的最后障碍。”
为了实现具有高弹性、高应力耦合低密度特性的驱动单元,项目负责者Aslan Miriyev采用微气泡中的硅橡胶基质,以分布在乙醇中的形式。他结合了多种材料系统的弹性和极大体积变化特点,同时采用环保成本低廉易于加工制作方式。经过3D打印形成后,这种人工肌肉通过薄电阻丝及8伏低功率电源来激活操作。
实验室测试结果显示,该创新型肌肉表现出了显著膨胀收缩性能。当电流加热至80摄氏度(176华氏度)时,它能够扩张至900%。通过计算控制,可实现自主单元几乎任何设计内执行运动任务。
Miriyev博士表示:“我们的功能性软材可能会作为强大的软肤组织使用,或许将彻底改变解决方案设计方法。它既能推挽,也能弯曲扭转并举重。” 研究人员认为这是一项接近自然真实肌肉效果的人造替代品,他们计划继续开发,将导电材料融入其中以取代嵌入式线缆。此举旨在提高反应速度延长其存储期限。而从长远看,他们计划引入人工智能学习控制这些细胞,使它们更接近自然界中的生理运动状态——即使是最终的一个里程碑也难以抗拒这样的诱惑。