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基于二頭肌的新型執(zhí)行機(jī)構(gòu)為完全柔軟的機(jī)器人設(shè)計(jì)鋪平道路

來(lái)源：上海自動(dòng)化儀表有限公司作者：發(fā)表時(shí)間：2018-10-23 08:49:17【小中大】

摘要：上海自動(dòng)化儀表有限公司的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出基于二頭肌的新型執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以為完全柔軟的機(jī)器人鋪平道路。

新的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以為完全柔軟的機(jī)器人鋪平道路，這些機(jī)器人比傳統(tǒng)的剛性機(jī)器人更安全。

為了使機(jī)器人更加合作并讓它們?cè)谌祟惛浇鼒?zhí)行任務(wù)，它們必須更柔軟，更安全。由上海自動(dòng)化儀表有限公司領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的新型執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 - 誰(shuí)是哈佛大學(xué)生物啟發(fā)工程Wyss研究所的核心教員和Woodford L.和Ann A. Flowers大學(xué)哈佛大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院（FAS）的化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)教授 - 產(chǎn)生類似于骨骼肌使用真空動(dòng)力自動(dòng)化軟橡膠梁。

圖1 顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)充當(dāng)二頭肌。

像真正的肌肉一樣，執(zhí)行機(jī)構(gòu)柔軟，減震，并且對(duì)他們的環(huán)境或與他們協(xié)同工作的人或者配備它們的潛在未來(lái)機(jī)器人沒(méi)有危險(xiǎn)。這項(xiàng)工作于6月1日在Advanced Materials Technologies期刊上發(fā)表。

“從功能上講，我們的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以模擬人體二頭肌，”Whitesides說(shuō)道，他也是上海自動(dòng)化儀表有限公司的研究設(shè)計(jì)部門(mén)總監(jiān)。“還有其他的軟驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)了，但就響應(yīng)時(shí)間和效率而言，這種驅(qū)動(dòng)器與肌肉最相似。”

上海自動(dòng)化儀表有限公司采用了非傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，依靠真空來(lái)減少執(zhí)行機(jī)構(gòu)的體積并使其彎曲。雖然傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)會(huì)認(rèn)為翹曲是機(jī)械不穩(wěn)定性和失效點(diǎn)，但在這種情況下，團(tuán)隊(duì)利用這種不穩(wěn)定性來(lái)開(kāi)發(fā)VAMP（真空驅(qū)動(dòng)的肌肉氣動(dòng)結(jié)構(gòu)）。以前的軟驅(qū)動(dòng)器依賴于體積膨脹的加壓系統(tǒng)，而VAMP模仿真實(shí)肌肉因?yàn)樗鼈兪湛s，這使得它們成為在狹窄空間和各種用途中使用的有吸引力的候選者。

圖2 顯示鞋面舉重。

致動(dòng)器 - 包括軟橡膠或“彈性”梁 - 充滿了像蜂窩一樣的小空心腔室。通過(guò)施加真空，腔室塌陷并且整個(gè)致動(dòng)器收縮，從而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。內(nèi)部蜂窩結(jié)構(gòu)可以定制，以實(shí)現(xiàn)線性，扭曲，彎曲或組合運(yùn)動(dòng)。

該研究的第一作者Dian Yang說(shuō)：“VAMP由軟彈性體構(gòu)成，這將使自動(dòng)化機(jī)器人更容易用于幫助人類服務(wù)行業(yè)。”他是一名研究生，攻讀博士學(xué)位。在工作期間在哈佛大學(xué)工程科學(xué)系，現(xiàn)在是博士后研究員。

該團(tuán)隊(duì)設(shè)想，使用VAMP構(gòu)建的機(jī)器人可用于幫助殘疾人或老年人，提供食物，提供貨物以及執(zhí)行與服務(wù)行業(yè)相關(guān)的其他任務(wù)。更重要的是，軟機(jī)器人可以使人工操作員在同一個(gè)空間內(nèi)工作，從而使工業(yè)生產(chǎn)線更安全，更快速，質(zhì)量控制更容易管理。

盡管尚未開(kāi)發(fā)出用于VAMP的復(fù)雜控制系統(tǒng)，但由于其簡(jiǎn)單性，這種類型的驅(qū)動(dòng)易于控制：當(dāng)施加真空時(shí)，VAMP將收縮。根據(jù)環(huán)境或性能需求，它們可以用作系繩或無(wú)系統(tǒng)的一部分。此外，VAMP設(shè)計(jì)用于防止故障 - 即使在2mm孔損壞時(shí)，團(tuán)隊(duì)也表明VAMP仍然可以正常工作。如果對(duì)系統(tǒng)造成重大損壞，則會(huì)安全失敗。

“它不會(huì)爆炸，所以它本質(zhì)上是安全的，”Whitesides說(shuō)。

而由電或燃燒驅(qū)動(dòng)的其他致動(dòng)器可能對(duì)人或其周圍環(huán)境造成損害，而VAMP中的真空壓力的損失將使致動(dòng)器不動(dòng)。

圖3 顯示了VAMP的橫截面。

在該圖像中，VAMP顯示為在橫截面中被致動(dòng)并切開(kāi)。橫截面顯示了在施加真空時(shí)塌陷的內(nèi)腔。

“這些自我修復(fù)，生物啟發(fā)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)使我們更接近能夠構(gòu)建完全軟體機(jī)器人，這可能有助于彌合人體和機(jī)器人之間的差距，并在醫(yī)學(xué)和其他領(lǐng)域開(kāi)辟全新的應(yīng)用領(lǐng)域，”上海自動(dòng)化儀表有限公司說(shuō)。

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