日本的机器人有多科幻?全身没有电机齿轮,只依赖肌肉骨骼
提起机器人,我们印象里无论是美国波士顿动力研究出的可以跳舞翻滚机器人,还是科幻电影里的机器人管家,它们虽然可以做到模仿人类行走或者一些诸如摔倒起身等复杂的动作,但是它们无论如何仿生人类,我们看起来都是机械感十足,毕竟都是电动机+齿轮组合起来的智能机器人,它们和人类这种肌肉带动起来的动作还是非常有差距的。
不过,日本东京工业大学研究出的一种仿生机器人,可算是机器人界"泥石流"般的存在,不仅打破了原有机器人通过电机齿轮来驱动的传统模式,甚至让人一度怀疑真正仿生机器人是不是一开始研究的方向就错了,这个东京工业大学研究出的仿生机器人到底有多天马行空呢?
没有电机齿轮的机器人,它却动了起来
2014年的时候,日本东京工业大学就向外界透露出已经成功研制出可以模仿人类肌肉纤维动作的纤维管,当时这一消息并没有引起太大的轰动,因为在仿生科学领域,成功模拟出了生物身上的特性并不是什么大新闻,但是随后,这个大学将这一研究成果付诸实践的时候,所有人惊呆了,令人难以置信的是,他们研究这种可以模仿人类肌肉纤维的纤维管,竟然依靠人造肌肉来制造仿生机器人。
这个机器人的骨骼是按照人体骨骼结构合成出来的,除了质地较轻以外没什么特殊的技术含量,关键是机器人身上的"肌肉纤维",我想没有人以前认为一把把橡胶管就能带动骨骼运动,但是这所大学的研究人员做到了,他们用一种纳米级的网状合成纤维附着在1.2毫米的橡胶软管上,一把把的橡胶软管完全模拟人体不同的肌肉群,通过不同捆束的橡胶软管之间的相互配合,做到了踢球、抬胳膊等高难度的动作。
虽然这个机器人目前来看还有很多的不足之处,比如说整个骨架依靠一根绳子吊起来才能保持直立状态,动作虽然可以做到,但是特别的迟缓,动作的精确度也没有机械传动来的准确,甚至所有的动作幅度都有随机性,很多人觉得并没有什么实际应用的意义,但是,恰恰就是这个看似"脑洞大开"的设计,却是机器人从硬邦邦的电机齿轮向柔软的仿生人类迈出的一大步,毕竟谈论一个婴儿的强弱本身就没有意义。
这神奇的人造肌肉是什么工作原理
人造肌肉这个概念其实在20世纪40年代就已经出现了,不过当时只是一个大概的课题,研究进展真正突飞猛进的还在近十几年,原因是很多的特殊聚合体材料和智能材料如雨后春笋般研制成功,让人造肌肉有了实践的可能。
所谓的人造肌肉,就是一些材料在通电后表现出诸如伸缩、弯曲、扭动等各种复杂的状态,这些材料活动起来很像自然界的肌肉,因而有了这个称呼,准确的说,这些新型智能高分子材料叫做电活性聚合物更为贴切。
电活性聚合物主要分为离子型和电子型。电子型电活性聚合物是通过直流电场直接使材料发生变形动作,但是缺点是在收缩后需要比较大的电压来使材料恢复原状,而离子型电活性聚合物是由两个电极和电解液组成,通电后根据离子的偏移来改变形状,缺点是需要保持一定湿润度以及变形程度不可控。
这下就理解了,为什么日本东京工业大学能通过一些橡胶管束,就能控制骨骼运动了,全都拜电活性聚合物材料所赐。我国目前人造肌肉的研究水平如何
看到日本能造出这样有想象力的仿生机器人,很多人会关心我国目前在这领域属于什么水平,值得骄傲的是在电活性聚合物材料领域我国一直没有掉队。
2019年的一期《科学》杂志刊登了一则美国、中国等科研团队合作开发的一种新型人造肌肉,这种新型聚合材料由碳纳米管等材料通过"加捻"等工艺制作而成,通过附着在多种纺线上形成一种活性壳状涂层,通电后,在只需要激活活性壳状涂层,就可以驱动整个纺线。相比于以前需要激活整个纺线,这种工艺响应速度更快、耗能更低、强度更大、选材更灵活,做到了平均收缩力是人体肌肉的40倍的巨大强度。
2021年1月29日,哈尔滨工业大学等一些列国内外大学又通过改进离子型电活性聚合物,将碳纳米管原有的双极驱动,改造成了单极驱动,不仅解决的传统双极驱动碳纳米管电容限制的问题,还大大降低了能耗,提高了效率。
结语
未来,随着人造肌肉的不断发展,仿生机器人做到和真人一样灵活自然也不是不可能的事情,虽然技术现在相对来说比较落后,但是举个例子,当年莱特兄弟发明飞机的时候,他们会想到如今的飞机能发展到如此程度吗?还是那句话:谈论一个婴儿的强弱本身就没有意义。
带上耳机世界都安静了摩米士SPARKMAX主动降噪耳机体验前言最近特别着迷降噪耳机,弟弟看我如此入迷,就把他的摩米士SPARKMAX耳机送给我了,既然拿到了,我就顺便帮大家分享一下最近的使用体验。开箱包装盒是白色简约。打开是产品呢一些介绍
一个手柄走天下!咪咕游戏手柄体验测评前言刚好最近女邻居入手了一只咪咕游戏手柄尊享版,它可以同时连接PC手机智能电视三端,而且拥有超高性价比,于是我又向邻居借来,给大家分享一下这次的手柄游戏体验。开箱外包装简约大气。随
操作简单!功能强大!didoY2智能手环测评体验最近是身体感觉不太舒服,工作总是熬夜,我就寻思入手一个智能穿戴设备,以检测我的健康状况,有看手表手环挂坠等智能穿戴设备,但看了价格以及自己的需求,我觉得手表太贵,挂坠不主流还容易坏
让你在家中就可以锻炼的宝贝野小兽划船机R40f前言随着人们生活工作节奏的加快,越来越多的人没有时间出去锻炼,相比于户外运动来说,居家健身更加省时高效,居家健身如今已经成为了新时尚。这款野小兽划船机R40f不用去健身房拥挤,在家
42dB混合主动降噪!HAKIITIMEPRO前言作为一名出街必带耳机的用户来说,我们都很追求耳机的降噪功能。20多dB的降噪体验可能不太够用,40多dB可能会更符合城市通勤且深度依赖降噪的用户。而更高dB的降噪可能就会让耳朵
鹏飞乘云,创富共赢鹏云平台正式启动7月18日,以鹏飞乘云,创富共赢为主题的鹏云平台启动会在深圳南山成功举行,鹏博士集团董事长杨学平集团总裁崔航长城宽带网络服务有限公司总裁宋虎及各地长宽分公司总经理数字城市合伙人及运
抓住十四五机遇鹏博士的云网布局数字经济的概念在今天已经成为热词。十四五是我国经济高质量转型发展产业提质增效升级的关键时期,十四五规划纲要将数字经济独立成篇,足以看出中央对数字经济发展的高度重视,也意味着数字经济
能帮你的鞋子烘干,杀菌和除异味的懒人神器根元智能鞋柜鞋柜身为每家每户都会购买的家具之一,屏幕前的你真的买对了吗?如今,许多家庭为了装潢的更有质感,因此会选择全套的实木家具,而家具中必备的鞋柜也是如此。当遇到下雨天的时候,用户的鞋面被
撒贝宁谈甲醛危害,米粉完全不在意,国产首创黑科技强力去甲醛住新房本是一件好事,但无色无味的甲醛却时刻威胁着人们的生命健康。撒贝宁在今日说法中严肃剖析甲醛的危害,让即将搬新家的我瑟瑟发抖,还好米粉能用高科技打败甲醛。我买了甲醛的死对头米家循
北京电信通商城改版升级,全新上线北京电信通商城改版啦!新的版面布局流畅商务极简新增多个板块,功能更加全面!给用户带来全新体验,一起看看有哪些变化吧!首页商务风大屏商城页面以今年流行的莫兰迪色蓝色系为主色调,统一深
暴雨天气避险指南,线上办公保障安全近日,郑州出现罕见持续强降水天气过程,全市普降大暴雨特大暴雨,累积平均降水量449毫米。遭遇极端雷电降雨,持续强降雨已造成部分地区用电中断地铁停运,各方力量紧急驰援河南防汛抢险救灾