瑪麗女王大學（Queen Mary University）的研究人員設計出了一種可模擬天然肌肉特徵的自感應、可變剛度人造肌肉。這一突破對軟體機械人和醫療應用具有重要意義，使人機一體化更近了一步。
在7月8日發表於《先進智能系統》（Advanced Intelligent Systems）的一項研究中，來自倫敦瑪麗女王大學（Queen Mary University of London）的研究人員開發出了一種具有自感應能力的新型電動可變剛度人造肌肉，從而在仿生學領域取得了重大進展。這項創新技術有望徹底改變軟機械人技術和醫療應用。
肌肉收縮硬化不僅對增強力量至關重要，而且還能在生物體內實現快速反應。QMUL工程與材料科學學院的研究團隊從大自然中汲取靈感，成功地創造出一種人工肌肉，這種肌肉可以在軟態和硬態之間無縫轉換，同時還具有感知力和變形的非凡能力。
瑪麗女王大學講師、首席研究員張克濤博士解釋了可變剛度技術在類人工肌肉致動器中的重要性。張博士說："賦予機械人，特別是由柔性材料製成的機械人以自感能力，是實現真正仿生智能的關鍵一步。"
研究人員開發的尖端人造肌肉具有與天然肌肉相似的柔韌性和伸展性，因此非常適合集成到複雜的軟機械人系統中並適應各種幾何形狀。這種具有條紋結構的柔性致動器能夠承受沿長度方向超過200%的拉伸，具有超強的耐久性。
通過施加不同的電壓，人工肌肉可快速調節其硬度，實現硬度變化超過30倍的連續調製。與其他類型的人工肌肉相比，它的電壓驅動特性在響應速度方面具有顯著優勢。此外，這種新型技術可通過電阻變化監測其變形，無需額外布置傳感器，在降低成本的同時簡化了控制機制。
這種自感應人工肌肉的製造工藝簡單可靠。利用超聲波分散技術將碳納米管與液態有機硅混合，然後用塗膜器均勻塗布，製成薄層陰極，同時作為人工肌肉的傳感部分。陽極直接使用軟金屬網切割而成，執行層夾在陰極和陽極之間。液態材料固化後，一個完整的自感應可變剛度人工肌肉就形成了。
這種柔性可變剛度技術的潛在應用領域非常廣泛，從軟體機械人到醫療應用，不一而足。與人體的無縫結合為幫助殘疾人或病人完成基本的日常任務提供了可能。通過集成自感應人造肌肉，可穿戴機械人設備可以監測患者的活動，並通過調整硬度水平提供阻力，從而在康復訓練期間促進肌肉功能的恢復。
張博士強調說："雖然在臨床應用這些醫療機械人之前仍有一些挑戰需要解決，但這項研究代表了向人機一體化邁出的關鍵一步。它為軟體可穿戴機械人的未來發展提供了藍圖。"
倫敦瑪麗女王大學的研究人員進行的這項突破性研究標誌着仿生學領域的一個重要里程碑。他們開發的自感應電動人工肌肉為軟體機械人和醫療應用的發展鋪平了道路。
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