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研究人员开发可生物降解的人工肌肉,用于软体机器人

德国斯图加特、奥地利林茨和美国博尔德的研究人员表示,可生物降解的人工肌肉可以改善软体机器人领域。这些肌肉或许能够让机器人像活体一样运转,为机器人塑造世界提供新的可能性。然而,他们的重点在于这些肌肉对环境的影响。该团队由斯图加特的智能系统马克思·普朗克研究所(MPI-IS)、林茨的约翰内斯·开普勒大学(JKU)和科罗拉多州立大学博尔德分校(CU Boulder)的研究人员合作设计了一款全生物降解、高性能的人工肌肉,基于明胶、油和生物塑料制成。该肌肉可用于操纵机器人夹持器,在单次使用后可扔进市政堆肥箱进行处理。据研究人员称,在监测条件下,它们可以在六个月内完全生物降解。

研究人员将他们的电驱动人工肌肉称为“HASEL”。这些油填充的塑料袋部分被一对电极覆盖。在电极对之间施加高电压会使它们积累相反的电荷。这会在它们之间产生一种推动油到没有电极的区域的力量。据该团队称,油的移位会使袋子像真正的肌肉一样收缩。在HASEL变形的要求是材料是电绝缘体并且能够承受充电电极产生的高电应力。为了制作导电、柔软和全生物降解的电极,该团队使用生物聚合物明胶和盐进行直接铸造在HASEL执行器上。

CU Boulder的访问科学家兼MPI-IS机器人材料工作者艾伦·兰德利是该项目的合作第一作者之一。兰德利表示:“我们看到了软体机器人领域对可持续材料的迫切需求。对于一次性使用的应用,如医学手术、搜救任务和危险物质的操作,可生物降解的部件可能提供一个可持续的解决方案。未来机器人不再积累在产品寿命末期填埋场中,而是成为未来植物生长的堆肥。”

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