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麻省理工研發(fā)全新人工肌肉提升微型飛行機(jī)器人性能

2021-12-16 22:55:21 來(lái)源：cnBeta.COM

麻省理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)展示了微型無(wú)人機(jī)，它們能夠以昆蟲般的敏捷和彈性四處飛奔，最終可以執(zhí)行一些特定任務(wù)。推動(dòng)這些微型機(jī)器人的軟性致動(dòng)器非常耐用，但它們需要比類似尺寸的剛性致動(dòng)器高得多的電壓。

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現(xiàn)在麻省理工學(xué)院研究人員開(kāi)創(chuàng)了一種新的制造技術(shù)，使他們能夠?yàn)榭罩形⑿蜋C(jī)器人生產(chǎn)低電壓、高功率密度、高耐久性的軟驅(qū)動(dòng)器。這種制造技術(shù)產(chǎn)生了低電壓、功率密集的人工肌肉，提高了飛行微型機(jī)器人的性能。其工作電壓比目前的版本低75%，同時(shí)攜帶的有效載荷多80%。這些軟驅(qū)動(dòng)器就像人工肌肉一樣，可以快速地扇動(dòng)機(jī)器人的翅膀。

這種新的制造技術(shù)生產(chǎn)的人工肌肉缺陷較少，這大大延長(zhǎng)了部件的壽命，并增加了機(jī)器人的性能和有效載荷。這為在未來(lái)過(guò)渡到在微型機(jī)器人上安裝電力電子裝置開(kāi)辟了很多機(jī)會(huì)。這種長(zhǎng)方形的微型機(jī)器人，重量不到四分之一，有四組翅膀，每組翅膀都由一個(gè)軟驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。

這些類似肌肉的致動(dòng)器是由兩層彈性材料制成的，它們被夾在兩個(gè)非常薄的電極之間，然后被卷成一個(gè)柔軟的圓柱體。當(dāng)電壓被施加到致動(dòng)器上時(shí)，電極擠壓彈性體，而這種機(jī)械應(yīng)變被用來(lái)扇動(dòng)機(jī)翼。執(zhí)行器的表面積越大，需要的電壓就越少。

因此，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)交替使用盡可能多的超薄彈性體和電極來(lái)構(gòu)建這些人工肌肉。隨著彈性體層越來(lái)越薄，它們變得更加不穩(wěn)定。研究人員首次能夠制造出一個(gè)有20層的致動(dòng)器，每層的厚度為10微米（約為一個(gè)紅細(xì)胞的直徑）。但他們不得不重新發(fā)明部分制造工藝來(lái)達(dá)到這一目的。