不到1美元的人工肌肉  機器人也能變大力士

他們製造出強壯的「人工肌肉」,不僅伸縮自如,還可以舉起大於它們重量1,000倍的物品。(圖片來源:取自懷斯研究所影片)

(台灣英文新聞/蔡佳穎 綜合外電報導)哈佛懷斯研究所(Harvard's Wyss Institute)和麻省理工學院的計算機科學與人工智慧實驗室(CSAIL)昨(27)日宣布,他們製造出強壯的「人工肌肉」,不僅伸縮自如,還可以舉起大於它們重量1,000倍的物品。

美媒Quartz報導,過去,科學家們喜歡將僵硬、堅固的機械,設計成柔軟、有彈性、能迎合人類活動、模仿真實器官運作的機器人,也確保機器人損壞或倒下時不會壓傷人類,但這也犧牲了機械物體的強度,限縮了用途。

近日,研究人員開發人工肌肉,利用水壓或氣壓即可舉起或移動比自己還重1,000倍的物體,讓這些具延展性的機器人有更多力量。

這些人工肌肉是由簡單的金屬或塑膠「骨骼」組成,裡面充填空氣或液體,再用塑膠或布料「皮膚」密封而成。當肌肉運作、拉起時,皮膚內就會形成真空;而當肌肉鬆弛後,真空狀態就會被釋放。

若以不同方式摺疊骨骼,真空狀態就能創造張力、促發動作,控制肌肉朝不同方向伸展。這中間完全無須其他電源或人類控制以引導肌肉運動,只靠骨骼的形狀和組成就能完成。

人工肌肉能隨意摺疊、伸展,並舉起超重物體。(影片來源:取自懷斯研究所)

研究的第一作者Shuguang Li表示,「其中一個關鍵就是這些肌肉是電腦程式控制的,程式控制骨骼怎麼摺疊,也決定了整體肌肉和架構如何移動。」

這些肌肉不僅可以多方向移動,還擁有強大的彈性。相較於哺乳動物的肌肉,人工肌肉可以在每一單位面積上創造多6倍的力量,例如2.6公克的肌肉可以舉起3公斤的物品,相當於一隻野鴨可以舉起一輛車的重量。

共同研究者、哈佛大學的工程與應用科學教授Rob Wood表示,「既然我們創造出這種與自然肌肉類似的促動結構,便可以開始想像,如何賦予機器人所有不同的任務。」

懷斯研究所的工程師Daniel Vogt在聲明中表示,「以真空為底的肌肉較不容易破裂、失敗或損壞,而且在運作時不會延展,所以可以融入到人類身上緊密接合的機械部份。」

此外,人工肌肉也能製作成各種大小,小至幾公釐、大至幾公尺都有,這也表示這類人工肌肉能運用在各種不同狀況,例如微型手術工具、 穿戴式外骨骼機器人、可變動建築、用於研究或建造工程的深海操縱儀器等。

而由於肌肉結構可以透過變形的水壓或空氣壓力摺疊、移動,就代表機器人能在人類周圍安全運作著的願望,可望在不久的將來實現。

而這類人工肌肉的成本也非常便宜,因為它們只用水和空氣做成,研究人員表示,一支簡單的肌肉可以在10分鐘左右完成,且成本不到1美元。(當然,其他內部材料如真空或用來改變肌肉壓力的素材仍需要其他費用)