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基于二頭肌的新型執行機構為完全柔軟的機器人設計鋪平道路

來源：上海自動化儀表有限公司作者：發表時間：2018-10-23 08:49:17【小中大】

     摘要：上海自動化儀表有限公司的研究人員已經開發出基于二頭肌的新型執行機構，可以為完全柔軟的機器人鋪平道路。

 
    新的執行機構可以為完全柔軟的機器人鋪平道路，這些機器人比傳統的剛性機器人更安全。
 
    為了使機器人更加合作并讓它們在人類附近執行任務，它們必須更柔軟，更安全。由上海自動化儀表有限公司領導的團隊開發的新型執行機構。 - 誰是哈佛大學生物啟發工程Wyss研究所的核心教員和Woodford L.和Ann A. Flowers大學哈佛大學藝術與科學學院（FAS）的化學與化學生物學教授 - 產生類似于骨骼肌使用真空動力自動化軟橡膠梁。
 
圖1 顯示執行機構充當二頭肌。
圖1  顯示執行機構充當二頭肌。
 
    像真正的肌肉一樣，執行機構柔軟，減震，并且對他們的環境或與他們協同工作的人或者配備它們的潛在未來機器人沒有危險。這項工作于6月1日在Advanced Materials Technologies期刊上發表。
 
    “從功能上講，我們的執行機構可以模擬人體二頭肌，”Whitesides說道，他也是上海自動化儀表有限公司的研究設計部門總監。“還有其他的軟驅動器已經開發出來了，但就響應時間和效率而言，這種驅動器與肌肉最相似。”
 
    上海自動化儀表有限公司采用了非傳統的設計方法，依靠真空來減少執行機構的體積并使其彎曲。雖然傳統的工程設計會認為翹曲是機械不穩定性和失效點，但在這種情況下，團隊利用這種不穩定性來開發VAMP（真空驅動的肌肉氣動結構）。以前的軟驅動器依賴于體積膨脹的加壓系統，而VAMP模仿真實肌肉因為它們收縮，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。
圖2  顯示鞋面舉重。
 
    致動器 - 包括軟橡膠或“彈性”梁 - 充滿了像蜂窩一樣的小空心腔室。通過施加真空，腔室塌陷并且整個致動器收縮，從而產生運動。內部蜂窩結構可以定制，以實現線性，扭曲，彎曲或組合運動。
 
    該研究的第一作者Dian Yang說：“VAMP由軟彈性體構成，這將使自動化機器人更容易用于幫助人類服務行業。”他是一名研究生，攻讀博士學位。在工作期間在哈佛大學工程科學系，現在是博士后研究員。
 
    該團隊設想，使用VAMP構建的機器人可用于幫助殘疾人或老年人，提供食物，提供貨物以及執行與服務行業相關的其他任務。更重要的是，軟機器人可以使人工操作員在同一個空間內工作，從而使工業生產線更安全，更快速，質量控制更容易管理。
 
    盡管尚未開發出用于VAMP的復雜控制系統，但由于其簡單性，這種類型的驅動易于控制：當施加真空時，VAMP將收縮。根據環境或性能需求，它們可以用作系繩或無系統的一部分。此外，VAMP設計用于防止故障 - 即使在2mm孔損壞時，團隊也表明VAMP仍然可以正常工作。如果對系統造成重大損壞，則會安全失敗。
 
    “它不會爆炸，所以它本質上是安全的，”Whitesides說。
 
    而由電或燃燒驅動的其他致動器可能對人或其周圍環境造成損害，而VAMP中的真空壓力的損失將使致動器不動。
 
圖3 顯示了VAMP的橫截面。
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并切開。橫截面顯示了在施加真空時塌陷的內腔。
    “這些自我修復，生物啟發的執行機構使我們更接近能夠構建完全軟體機器人，這可能有助于彌合人體和機器人之間的差距，并在醫學和其他領域開辟全新的應用領域，”上海自動化儀表有限公司說。
 
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