基于二头肌的新型执行机构为完全柔软的机器人设计铺平道路

来源：上海自动化仪表有限公司作者：发表时间：2018-10-23 08:49:17【小中大】

摘要：上海自动化仪表有限公司的研究人员已经开发出基于二头肌的新型执行机构，可以为完全柔软的机器人铺平道路。

新的执行机构可以为完全柔软的机器人铺平道路，这些机器人比传统的刚性机器人更安全。

为了使机器人更加合作并让它们在人类附近执行任务，它们必须更柔软，更安全。由上海自动化仪表有限公司领导的团队开发的新型执行机构。 - 谁是哈佛大学生物启发工程Wyss研究所的核心教员和Woodford L.和Ann A. Flowers大学哈佛大学艺术与科学学院（FAS）的化学与化学生物学教授 - 产生类似于骨骼肌使用真空动力自动化软橡胶梁。

图1 显示执行机构充当二头肌。

像真正的肌肉一样，执行机构柔软，减震，并且对他们的环境或与他们协同工作的人或者配备它们的潜在未来机器人没有危险。这项工作于6月1日在Advanced Materials Technologies期刊上发表。

“从功能上讲，我们的执行机构可以模拟人体二头肌，”Whitesides说道，他也是上海自动化仪表有限公司的研究设计部门总监。“还有其他的软驱动器已经开发出来了，但就响应时间和效率而言，这种驱动器与肌肉最相似。”

上海自动化仪表有限公司采用了非传统的设计方法，依靠真空来减少执行机构的体积并使其弯曲。虽然传统的工程设计会认为翘曲是机械不稳定性和失效点，但在这种情况下，团队利用这种不稳定性来开发VAMP（真空驱动的肌肉气动结构）。以前的软驱动器依赖于体积膨胀的加压系统，而VAMP模仿真实肌肉因为它们收缩，这使得它们成为在狭窄空间和各种用途中使用的有吸引力的候选者。

图2 显示鞋面举重。

致动器 - 包括软橡胶或“弹性”梁 - 充满了像蜂窝一样的小空心腔室。通过施加真空，腔室塌陷并且整个致动器收缩，从而产生运动。内部蜂窝结构可以定制，以实现线性，扭曲，弯曲或组合运动。

该研究的第一作者Dian Yang说：“VAMP由软弹性体构成，这将使自动化机器人更容易用于帮助人类服务行业。”他是一名研究生，攻读博士学位。在工作期间在哈佛大学工程科学系，现在是博士后研究员。

该团队设想，使用VAMP构建的机器人可用于帮助残疾人或老年人，提供食物，提供货物以及执行与服务行业相关的其他任务。更重要的是，软机器人可以使人工操作员在同一个空间内工作，从而使工业生产线更安全，更快速，质量控制更容易管理。

尽管尚未开发出用于VAMP的复杂控制系统，但由于其简单性，这种类型的驱动易于控制：当施加真空时，VAMP将收缩。根据环境或性能需求，它们可以用作系绳或无系统的一部分。此外，VAMP设计用于防止故障 - 即使在2mm孔损坏时，团队也表明VAMP仍然可以正常工作。如果对系统造成重大损坏，则会安全失败。

“它不会爆炸，所以它本质上是安全的，”Whitesides说。

而由电或燃烧驱动的其他致动器可能对人或其周围环境造成损害，而VAMP中的真空压力的损失将使致动器不动。

图3 显示了VAMP的横截面。

在该图像中，VAMP显示为在横截面中被致动并切开。横截面显示了在施加真空时塌陷的内腔。

“这些自我修复，生物启发的执行机构使我们更接近能够构建完全软体机器人，这可能有助于弥合人体和机器人之间的差距，并在医学和其他领域开辟全新的应用领域，”上海自动化仪表有限公司说。

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