科研团队成功研发了一种可用于软体机器人和可穿戴设备领域的自修复人工肌肉。这项由内布拉斯加大学林肯分校(University of Nebraska–Lincoln)工程团队取得的突破性进展,模仿了动植物感知损伤并自我修复的能力,据称解决了合成系统中长期存在的技术难题。

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损伤感知和自我修复虽然是生物有机体的基本功能,但对机器人制造商来说却是复杂的挑战。为此,研究团队采用了经过验证的仿生学技术路线。该系统的核心创新在于能够识别穿刺或极端压力造成的损伤,精确定位受损位置,并自主启动修复程序。研究团队近期在佐治亚州亚特兰大举行的IEEE机器人与自动化国际会议上展示了这种多层结构装置。

这种人工肌肉(或称致动器)采用三层结构:底层是损伤检测层,由嵌入硅胶弹性体的液态金属微滴构成柔性“电子皮肤”;中间层采用刚性热塑性弹性体作为自修复材料;顶层则是能随水压变化收缩扩张的驱动层。

要实现无需外部干预的自修复机制,需在“电子皮肤”表面构建监测电流网络。当电路网络中断时,系统即可感知损伤。巧妙的是,该系统会利用同一网络向受损区域输送热量,熔化热塑性材料层实现裂缝密封。研究人员表示这能“高效实现伤口自愈”。

针对同一区域反复受损的情况,科研人员设计了电路网络重置方案。该技术利用电流导致金属原子迁移的“电迁移效应”实现系统复位。若无此设计,自修复系统仅能完成单次损伤修复循环,因此这项创新至关重要。

研究团队首先设想将该技术应用于易受树枝荆棘损伤的农业机器人。但该技术同样适用于可穿戴健康监测设备及更广泛的消费电子领域。


文章标签: #机器人 #自修复 #人工肌肉 #可穿戴 #仿生

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