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基于二頭肌的新型執(zhí)行機(jī)構(gòu)為完全柔軟的機(jī)器人設(shè)計鋪平道路
來源：上海自動化儀表有限公司作者：發(fā)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(jīng)開發(fā)出基于二頭肌的新型執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以為完全柔軟的機(jī)器人鋪平道路。
新的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以為完全柔軟的機(jī)器人鋪平道路，這些機(jī)器人比傳統(tǒng)的剛性機(jī)器人更安全。
為了使機(jī)器人更加合作并讓它們在人類附近執(zhí)行任務(wù)，它們必須更柔軟，更安全。由上海自動化儀表有限公司領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊開發(fā)的新型執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 - 誰是哈佛大學(xué)生物啟發(fā)工程Wyss研究所的核心教員和Woodford L.和Ann A. Flowers大學(xué)哈佛大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院（FAS）的化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)教授 - 產(chǎn)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(zhí)行機(jī)構(gòu)充當(dāng)二頭肌。
像真正的肌肉一樣，執(zhí)行機(jī)構(gòu)柔軟，減震，并且對他們的環(huán)境或與他們協(xié)同工作的人或者配備它們的潛在未來機(jī)器人沒有危險。這項工作于6月1日在Advanced Materials Technologies期刊上發(fā)表。
“從功能上講，我們的執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(shè)計部門總監(jiān)。“還有其他的軟驅(qū)動器已經(jīng)開發(fā)出來了，但就響應(yīng)時間和效率而言，這種驅(qū)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(tǒng)的設(shè)計方法，依靠真空來減少執(zhí)行機(jī)構(gòu)的體積并使其彎曲。雖然傳統(tǒng)的工程設(shè)計會認(rèn)為翹曲是機(jī)械不穩(wěn)定性和失效點，但在這種情況下，團(tuán)隊利用這種不穩(wěn)定性來開發(fā)VAMP（真空驅(qū)動的肌肉氣動結(jié)構(gòu)）。以前的軟驅(qū)動器依賴于體積膨脹的加壓系統(tǒng)，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。
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(chǎn)生運動。內(nèi)部蜂窩結(jié)構(gòu)可以定制，以實現(xiàn)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(gòu)成，這將使自動化機(jī)器人更容易用于幫助人類服務(wù)行業(yè)。”他是一名研究生，攻讀博士學(xué)位。在工作期間在哈佛大學(xué)工程科學(xué)系，現(xiàn)在是博士后研究員。
該團(tuán)隊設(shè)想，使用VAMP構(gòu)建的機(jī)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(zhí)行與服務(wù)行業(yè)相關(guān)的其他任務(wù)。更重要的是，軟機(jī)器人可以使人工操作員在同一個空間內(nèi)工作，從而使工業(yè)生產(chǎn)線更安全，更快速，質(zhì)量控制更容易管理。
盡管尚未開發(fā)出用于VAMP的復(fù)雜控制系統(tǒng)，但由于其簡單性，這種類型的驅(qū)動易于控制：當(dāng)施加真空時，VAMP將收縮。根據(jù)環(huán)境或性能需求，它們可以用作系繩或無系統(tǒng)的一部分。此外，VAMP設(shè)計用于防止故障 - 即使在2mm孔損壞時，團(tuán)隊也表明VAMP仍然可以正常工作。如果對系統(tǒng)造成重大損壞，則會安全失敗。
“它不會爆炸，所以它本質(zhì)上是安全的，”Whitesides說。
而由電或燃燒驅(qū)動的其他致動器可能對人或其周圍環(huán)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。
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(nèi)腔。
“這些自我修復(fù)，生物啟發(fā)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)使我們更接近能夠構(gòu)建完全軟體機(jī)器人，這可能有助于彌合人體和機(jī)器人之間的差距，并在醫(yī)學(xué)和其他領(lǐng)域開辟全新的應(yīng)用領(lǐng)域，”上海自動化儀表有限公司說。
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