玛丽女王大学（Queen Mary University）的研究人员设计出了一种可模拟天然肌肉特征的自感应、可变刚度人造肌肉。这一突破对软体机器人和医疗应用具有重要意义，使人机一体化更近了一步。
在7月8日发表于《先进智能系统》（Advanced Intelligent Systems）的一项研究中，来自伦敦玛丽女王大学（Queen Mary University of London）的研究人员开发出了一种具有自感应能力的新型电动可变刚度人造肌肉，从而在仿生学领域取得了重大进展。这项创新技术有望彻底改变软机器人技术和医疗应用。
肌肉收缩硬化不仅对增强力量至关重要，而且还能在生物体内实现快速反应。QMUL工程与材料科学学院的研究团队从大自然中汲取灵感，成功地创造出一种人工肌肉，这种肌肉可以在软态和硬态之间无缝转换，同时还具有感知力和变形的非凡能力。
玛丽女王大学讲师、首席研究员张克涛博士解释了可变刚度技术在类人工肌肉致动器中的重要性。张博士说：”赋予机器人，特别是由柔性材料制成的机器人以自感能力，是实现真正仿生智能的关键一步。”
研究人员开发的尖端人造肌肉具有与天然肌肉相似的柔韧性和伸展性，因此非常适合集成到复杂的软机器人系统中并适应各种几何形状。这种具有条纹结构的柔性致动器能够承受沿长度方向超过200%的拉伸，具有超强的耐久性。
通过施加不同的电压，人工肌肉可快速调节其硬度，实现硬度变化超过30倍的连续调制。与其他类型的人工肌肉相比，它的电压驱动特性在响应速度方面具有显著优势。此外，这种新型技术可通过电阻变化监测其变形，无需额外布置传感器，在降低成本的同时简化了控制机制。
这种自感应人工肌肉的制造工艺简单可靠。利用超声波分散技术将碳纳米管与液态有机硅混合，然后用涂膜器均匀涂布，制成薄层阴极，同时作为人工肌肉的传感部分。阳极直接使用软金属网切割而成，执行层夹在阴极和阳极之间。液态材料固化后，一个完整的自感应可变刚度人工肌肉就形成了。
这种柔性可变刚度技术的潜在应用领域非常广泛，从软体机器人到医疗应用，不一而足。与人体的无缝结合为帮助残疾人或病人完成基本的日常任务提供了可能。通过集成自感应人造肌肉，可穿戴机器人设备可以监测患者的活动，并通过调整硬度水平提供阻力，从而在康复训练期间促进肌肉功能的恢复。
张博士强调说：”虽然在临床应用这些医疗机器人之前仍有一些挑战需要解决，但这项研究代表了向人机一体化迈出的关键一步。它为软体可穿戴机器人的未来发展提供了蓝图。”
伦敦玛丽女王大学的研究人员进行的这项突破性研究标志着仿生学领域的一个重要里程碑。他们开发的自感应电动人工肌肉为软体机器人和医疗应用的发展铺平了道路。
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