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机械工程师开发新的高性能人造肌肉技术,研究人员开发了一种新的高性能人造肌肉技术,中国化工网,okmart.com
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机械工程师开发新的高性能人造肌肉技术,研究人员开发了一种新的高性能人造肌肉技术
2021年05月12日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

在机器人技术领域,研究人员一直在寻找最快,最强大,最有效和成本最低的方法来致动或启用机器人以执行其预期功能所需的动作。


对新的更好的驱动技术和“软”机器人的追求通常基于仿生原理,在这种仿生原理中,机器组件旨在模仿人体肌肉的运动,并且在理想情况下要超越人类的肌肉。


尽管执行器具有诸如电动马达和液压活塞之类的性能,但其刚性形式限制了它们的部署方式中国化工网okmart.com。随着机器人过渡到更多的生物形式,以及人们要求更多的仿生假肢,致动器也需要发展。


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北亚利桑那大学机械工程系的副教授(兼明矾)Michael Shafer和Heidi Feigenbaum教授,以及研究生研究员Diego Higueras-Ruiz在《科学机器人》上发表了一篇论文,介绍了他们开发的一种新型高性能人造肌肉技术。 NAU的动态主动系统实验室。


该论文的标题为“通过拉伸,缠绕和缠绕聚合物管制成的Cavatappi人造肌肉”,详细介绍了该新技术如何通过其灵活性和适应性来实现更像人类的运动,但在几个方面都优于人类骨骼肌。


“我们将这些新型线性执行器称为cavatappi人造肌肉,因为它们类似于意大利面食,” Shafer说。


由于其螺旋形或螺旋形结构,致动器可以产生更多的动力,使其成为生物工程和机器人技术应用的理想技术。在该团队的初期工作中,他们证明了卡瓦塔皮人工肌肉的特定功和功率指标分别比人体骨骼肌高十倍和五倍,并且随着它们的不断发展,他们期望产生更高水平的性能。


“ cavatappi人造肌肉基于扭曲的聚合物致动器(TPA),当它们首次问世时具有相当大的革命性,因为它们功能强大,重量轻且价格便宜。但是它们的效率非常低且致动缓慢,因为您必须对其进行加热和冷却。另外,它们的效率只有大约百分之二。”


谢弗说。“对于cavatappi,我们通过使用加压流体致动来解决这个问题,因此我们认为这些设备更可能被采用。这些设备的响应速度与我们泵送流体的速度一样快。最大的优势是它们的效率。我们已显示出高达45%的收缩效率,这在软促动领域中是非常高的数字。”


工程师认为,该技术可用于软机器人应用,常规机器人致动器(例如,用于步行机器人),甚至可能用于辅助技术,例如外骨骼或假肢。


沙弗说:“我们希望,由于其简单,低成本,轻便,柔韧性,效率和应变能恢复特性,卡瓦塔皮人造肌肉将在许多应用中得到广泛应用。”


技术可用于许可,合作机会。


发明人与NAU创新团队合作,已采取步骤保护其知识产权。该技术已进入保护和早期商业化阶段,可用于许可和合作机会。有关更多信息,请联系NAU Innovations。


Shafer于2013年加入NAU。他的其他研究兴趣涉及能量收集,野生动植物遥测系统和无人机系统。


Feigenbaum于2007年加入NAU,她的其他研究兴趣包括棘轮金属和智能材料。该项目的研究生Diego Higueras-Ruiz于2018年获得了NAU的机械工程硕士学位,并将于2021年秋季完成生物工程博士学位。该研究得到了NAU的研究与开发初步研究计划的资助。


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