6月2日,IT之家报道,美国内布拉斯加大学林肯分校的工程团队实现了重大突破,他们成功研制出一种适用于软体机器人和可穿戴设备的人造肌肉,这种肌肉具备自我修复功能。该技术模仿了动植物对损伤的感知与自我修复的能力,有望解决合成系统长期面临的挑战。
IT之家报道,生物体内部,对损伤的感知与自我修复能力极为关键,然而,对于机器人制造商而言,要实现这一功能面临着极大的挑战。鉴于此,研究人员决定采用已被证实的生物模拟技术,以解决这一技术难题。
该团队的核心突破是成功研发了一套系统,这套系统能够准确识别由穿刺或极端压力引发的损伤,精确锁定损伤的具体位置,并自动启动修复程序。在近期于美国乔治亚州亚特兰大举办的IEEE国际机器人与自动化会议上,他们向与会者展示了这种多层结构的设计方案。
该人工肌肉由三个层次组成。最底层是负责损伤检测的电子皮肤,它由嵌入硅橡胶的液态金属微滴构成,质地柔软。中间层使用的是硬质热塑性弹性体材料,这种材料具有自我修复的功能。最外层是驱动层,它通过水压的变化来控制肌肉的收缩与扩张。
除此之外,为了达到无需外界介入即可自行修复的目的,研究团队精心构建了一个遍布整个“皮肤”的电流网络系统。一旦出现损伤,该网络系统便能迅速检测到电流的中断,随后便会启动,将热量传递至受损部位,促使热塑性中间层融化,进而封闭裂缝,实现伤口的“自我修复”。据研究人员所述,这一机制“有效促进了伤口的自我修复过程”。
然而,若该区域遭受二次损伤,该如何应对?研究人员已对此进行思考,并制定了一套重置皮肤层电流网络的程序。此技术基于电迁移原理,即“电流促使金属原子发生移动”。若无此系统,自愈机制仅能完成一次损伤与修复的循环,故此创新显得尤为关键。
研究团队地处内布拉斯加州,因此他们首先倾向于将这项技术应用于农业机器人,这些机器人在田间劳作时,有可能遭受树枝和荆棘的损害。同时,该团队也意识到,这项技术在可穿戴式健康监测设备和更广泛的消费电子领域内,同样蕴藏着巨大的应用前景。