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东京工业大学研制出人造肌肉机器人,酷似科幻片中神经系统机器人

发布时间:2022-06-09 13:58:22 阅读: 来源:万用表厂家
东京工业大学研制出人造肌肉机器人,酷似科幻片中神经系统机器人 东京工业大学研制出人造肌肉机器人,酷似科幻片中神经系统机器人

日本东京工业大学研究的仿生机器人有多科幻。

整体动力抛弃了以往的电机齿轮结构,仍然依靠高科技人工肌肉和人工骨骼。众所周知日本在机器人领域算得上世界一流,这样说不是没有道理的,首先我们都知道日本在科技领域时常不走寻常路,世界上最高的机器人高达就出自日本之手,虽然高达不像科幻片中的角色一样,拥有灵活的机械结构。

在人形机器人方面也是出类拔萃(并不是在称赞、科技本无国界),机器人面部表情、也属于世界上最早进入研发时代的国家。提起机器人研究,现如今几乎全球各大国都有研究,必定机器人现如今无论工业还是建筑业都有运用,甚至未来可能会100%为人类服务。

在我们印象中机器人最为灵活的应属于美国波士顿动力研究出的可以跳舞翻滚机器人,曾经还参演了某科幻电影机器人管家的角色,它们甚至可以做到模仿人类行走、摔跤、翻滚、跑步等人类才拥有的复杂肢体动作,这些高度仿生机器人无论如何仿生人类,整体肢体动作结构看起来还是机充满朋克械感,必定属于螺丝打螺母的金属与其它合成物结构,是肯定无法比拟人类运动时肌肉带来的动作流畅感,所以螺丝螺母与肌肉带动骨骼的动作还是差距很大的。仿生机器人这一问题目前正在被日本东京工业大学研究攻克,东京工业大学正在打破原有机器人电机齿轮驱动的传统模式,也有业内界人士表示怀疑仿生机器人存在方向错误。

那么东京工业大学研究出的仿生机器人是如何做到天马行空的,不搭载电机齿轮的机器人却能够动了起来,早在20142017年的时间段,东京工业大学曾经就向外界透露过已经成功研制出高仿真人类肌肉纤维管,在当时的确没有引起太大的关注度。

据了解在如今仿生科学领域,已经成功出模拟出生物身上的运动系统特性,似乎并不是什么能够吸引人眼球的奇闻了,该大学却将这一项研究成果做出了成果,一经发布就引发了行业人士的关注,很多人似乎觉得令人难以置信,既然这所大学可以研究出模仿人类肌肉纤维的纤维管,并且可能依靠人造肌肉来提动力给仿生机器人运动力。

震撼的是该仿生机器人框架结构几乎是以人体骨骼结构为原型制造出来的,业界人士认为除了人造肌肉、其他框架结构没什么特别的科技含量,所以机器人的高科技属于机器人身上的人造肌肉纤维。

其实这项科技早在20年前的科幻片中就出现过,片中的机器人就拥有着高科技神经肌肉系统,并且灵活度不亚于人类、力量强劲战斗力爆表。虽然当时该片评分并不高,但是剧情中的神经肌肉系统机器人,影视剧中的机器人后来可能就成为了如今神经系统机器人的参照物。让人们惊讶的是神经肌肉系统可以与机器人融合,虽然目前初级机器人看着十分粗犷,必定该机器人还属于最初设计试验阶段。

回到正题该大学的研究人员团队研发出了纳米级的网状合成纤维并且连接在1.2毫米特殊材料软管上,数百根特殊纤维软管合并在一起后就像极了人类肌肉组织,在通过初级类似韧带的连接组织和肌肉组织连接在一起后,就形成了整个肌肉组织的整合,最后与机器人框架连接在一起后,机器人的整体就成型了、并且像极了人体骨骼和肌肉相互融合的样子,当机器人整体结构完成后可以做到踢球、抬胳膊、抬腿动作等。

该机器人还属于初级阶段肯定会有很多不足之处,就如整体框架结构还需要依靠一根牵引钢丝才能保持平衡和站立,动作也显得有些不协调和动作精确度也没有传统机械机器人准确,由于结构属于仿人体框架结构动作幅度也会出现随机性。就如我们人类本身都会觉得很多时候自己的手脚也会出现随机性,精准度也会出现相对的偏差。

传统的机械结构机器人属于接口固定和齿轮电机转速数固定,精准度稳定性相对较高。就如我们常见的手机生产线机器人手臂,精准度、稳定性、速度等已经远远超过人类的手臂。我们人类如要做到这一点需要相当长的时间训练,让肌肉记忆细微差距。所以很多业界并不看好肌肉系统机器人,但是人类科技迟早会促使人类科学家脑洞大开,相应的时间段必定将放弃传统机器人,越是让科幻接近现实、研究仿生机器人的步伐是不可能停止的。从该大学技术团队的仿生机器人来看这也属于人类科技迈出的一大步,毕竟科技都是基于零开始后的无限放大。

接下来聊聊人造肌肉系统的工作原理。

人造肌肉也被称为仿生肌肉属于非有机体,人造肌肉概念早在上世纪40年代就已有科学家有所研究,因为当时的技术不过当时只是一个大概的课题,研究进展还在突飞猛进的进展中,现如今由于特殊聚合体材料和智能材料的出现,也给予了人造肌肉真正的发展空间。人造肌肉就是一些形变材料在通电或者化学反应后表现出伸缩、弯曲、扭动的形变能力,这些形变材料在活动时与肌肉伸缩式的结构极其相似,所以才被研发者们称之为人造肌肉。

这些新型人造肌肉形变材料,属于高分子材料也被叫作电活性聚合物,电活性聚合物的主要特性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形变反应,其缺点是收缩时也需要较大的电压来使材料恢复原状。

离子型电活性聚合物就不同了,该聚合物是由两个电极和电解液组合体,当通电后会根据离子的偏移来改变形变,唯一的缺点就是使用时需要保持相应的湿润度才能产生形变能力,一旦满足不了该条件聚合物形变过程可能会变得不可控。

这就是为何东京工业大学是通过一些特殊管状物来约束这些聚合物,当架构完成就能控制机器人框架运动,所以最终还是依靠电活性聚合物材料才能让机器人框架活动起来。相信未来的某一天,随着更高科技的聚合物诞生、人造肌肉也会更加灵活自如,那时仿生机器人就可以做到与真人差别不大的人造肌肉机器人。拼图H5模板
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