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美國研制出新型機(jī)器人布料
來源： 科技日報(bào)
作者：南皮縣產(chǎn)學(xué)研科技成果轉(zhuǎn)化服務(wù)中心
日期：
2014-09-29
科技日報(bào)訊 一種內(nèi)嵌傳感器、并能移動和伸縮的“布機(jī)器人”即將大顯身手了。它們將會幫助未來的機(jī)器人獲得擁有“觸覺”的“皮膚”，成為增強(qiáng)人體力量和耐力的機(jī)器人外衣，減輕飛行員和宇航員航行時(shí)受到的沖擊力，還可能成為人類探索太空的得力助手。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)道。研究人員在構(gòu)成機(jī)器人的棉質(zhì)布料中，混合了由柔性聚合物制成的傳感器和記憶金屬制成的線狀驅(qū)動器。記憶金屬在加熱升溫時(shí)，便會蜷曲收縮，使布料“動起來”。
“目前，大多數(shù)‘機(jī)器人布料’只能通過導(dǎo)線感應(yīng)電子元件發(fā)出的信號。但我們已經(jīng)成功地將驅(qū)動與傳感集于一體。”美國普渡大學(xué)機(jī)械工程學(xué)教授麗貝卡·克萊默說，“我們利用縫紉技術(shù)，將線狀驅(qū)動器和傳感器縫進(jìn)了布料中，因此這項(xiàng)技術(shù)具備了整合入現(xiàn)代紡織工業(yè)、進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)的潛力。”
布機(jī)器人包裹在泡沫塑料或氣球等材料表面后，便可驅(qū)動材料向所需方向往復(fù)彎曲變形，推動材料像尺蠖一般呈拱形前進(jìn)；還可通過壓縮不同部位，做出蠕動和滑行的動作。
該研究的目標(biāo)，是開發(fā)一系列將所需功能嵌入可伸縮“皮膚”的“軟機(jī)器人”。未來，“皮膚”會嵌入更加靈活、抗震能力更強(qiáng)的電子元件，以適應(yīng)太空活動，這將有效減少宇航員和太空飛船的攜帶重量；該技術(shù)還可用于便攜式機(jī)器人，將特定“皮膚”功能布料覆蓋于可變形設(shè)備表面，就能快速組裝成適于星際探索的特定設(shè)備。
“我們甚至能為蒼蠅設(shè)計(jì)一套機(jī)器服裝。”克萊默樂觀地表示，“借助外穿式機(jī)器‘皮膚’，任何物體都能具備變成機(jī)器人的潛能。”
克萊默領(lǐng)導(dǎo)的研究小組已將相關(guān)論文提交給美國芝加哥召開的智能機(jī)器人系統(tǒng)國際會議。會議期間，他們還展示了一種可用于醫(yī)療支架和機(jī)械制造的硬度可變布料。
形狀記憶聚合纖維使得這種布料具備了改變硬度的能力，該聚合物在加熱后會產(chǎn)生相變，使材料變軟，可用于特定部位的醫(yī)療固定。聚合物表面還覆蓋有形狀記憶合金，可在通電后升溫使聚合材料軟化。這種技術(shù)有望在未來令機(jī)器人技術(shù)更加高效節(jié)能。
克萊默表示：“通常，使機(jī)械的鉸鏈關(guān)節(jié)活動或保持特定位置，都需要持續(xù)消耗大量能源防止關(guān)節(jié)的松弛。而現(xiàn)在，新型布料在低耗能下就能鎖定關(guān)節(jié)了。”
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)道。研究人員在構(gòu)成機(jī)器人的棉質(zhì)布料中，混合了由柔性聚合物制成的傳感器和記憶金屬制成的線狀驅(qū)動器。記憶金屬在加熱升溫時(shí)，便會蜷曲收縮，使布料“動起來”。
“目前，大多數(shù)‘機(jī)器人布料’只能通過導(dǎo)線感應(yīng)電子元件發(fā)出的信號。但我們已經(jīng)成功地將驅(qū)動與傳感集于一體。”美國普渡大學(xué)機(jī)械工程學(xué)教授麗貝卡·克萊默說，“我們利用縫紉技術(shù)，將線狀驅(qū)動器和傳感器縫進(jìn)了布料中，因此這項(xiàng)技術(shù)具備了整合入現(xiàn)代紡織工業(yè)、進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)的潛力。”
布機(jī)器人包裹在泡沫塑料或氣球等材料表面后，便可驅(qū)動材料向所需方向往復(fù)彎曲變形，推動材料像尺蠖一般呈拱形前進(jìn)；還可通過壓縮不同部位，做出蠕動和滑行的動作。
該研究的目標(biāo)，是開發(fā)一系列將所需功能嵌入可伸縮“皮膚”的“軟機(jī)器人”。未來，“皮膚”會嵌入更加靈活、抗震能力更強(qiáng)的電子元件，以適應(yīng)太空活動，這將有效減少宇航員和太空飛船的攜帶重量；該技術(shù)還可用于便攜式機(jī)器人，將特定“皮膚”功能布料覆蓋于可變形設(shè)備表面，就能快速組裝成適于星際探索的特定設(shè)備。
“我們甚至能為蒼蠅設(shè)計(jì)一套機(jī)器服裝。”克萊默樂觀地表示，“借助外穿式機(jī)器‘皮膚’，任何物體都能具備變成機(jī)器人的潛能。”
克萊默領(lǐng)導(dǎo)的研究小組已將相關(guān)論文提交給美國芝加哥召開的智能機(jī)器人系統(tǒng)國際會議。會議期間，他們還展示了一種可用于醫(yī)療支架和機(jī)械制造的硬度可變布料。
形狀記憶聚合纖維使得這種布料具備了改變硬度的能力，該聚合物在加熱后會產(chǎn)生相變，使材料變軟，可用于特定部位的醫(yī)療固定。聚合物表面還覆蓋有形狀記憶合金，可在通電后升溫使聚合材料軟化。這種技術(shù)有望在未來令機(jī)器人技術(shù)更加高效節(jié)能。
克萊默表示：“通常，使機(jī)械的鉸鏈關(guān)節(jié)活動或保持特定位置，都需要持續(xù)消耗大量能源防止關(guān)節(jié)的松弛。而現(xiàn)在，新型布料在低耗能下就能鎖定關(guān)節(jié)了。”
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