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没有电机和齿轮,也能行动自如

2025-09-17 21:48

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在自然界,“小强”的运动技能不算出挑。但让机器人像“小强”这么灵动小巧,仍是一个难题。

“自然界的昆虫靠肌肉高效收缩爆发出惊人力量,但人类此前却难以复刻这一奇迹。”姜汉卿解释,传统机器人依赖笨重的电机和复杂零件,这类系统需要齿轮、轴承等大量复杂的结构零件,根本无法塞进“小强”般小巧的身体里。而曾被寄予厚望的人工肌肉,又往往需要高压电、强磁场或激光照射驱动,难以在户外自由施展。

在模仿昆虫的比拼中,软体机器人有着天然优势。最主要的原因是,它们摒弃了刚硬的外壳,而是采用硅橡胶、凝胶乃至生物组织等柔软材料,身体能够更自由的弯曲、收缩等,让它们更适应复杂环境。

但如何让一个没有电机和齿轮的柔软躯体,能够像生命体一样自如运动?姜汉卿团队从昆虫肌肉的伸缩机制中获得灵感,创造出全新的电磁弹性体驱动机制。这个系统巧妙结合了磁力与弹性:利用弹性力和磁力的平衡,来实现机器人类似肌肉收缩的运动。他们还设计了一个精巧的驱动系统,将其塞进了“机器小强”不到2厘米长的小身板里。

记者在现场看到,“机器小强”的驱动系统分为两部分,下方是嵌入软磁铁的线圈,上方是硬磁铁,硅胶外壳可以产生弹力。通电后,“机器小强”体内仿佛展开了一场“拉锯战”:一边是橡胶般的弹性体在努力拉伸,另一边是磁铁之间的吸引力在不断牵引,把弹性体“拉近”。通过调节电流大小,实现对吸力的动态调控,可以控制收缩的幅度和速度。

“磁吸+弹性”的巧妙结合,在高输出力、大形变与低电压驱动之间实现了有机统一,让“机器小强”只需不到4伏的低电压,便能让自身像肌肉般高效收缩,爆发出高达210牛/千克的力量和60%的形变,性能远超现有技术。

作者: 编辑:夏沁

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