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意大利研究人員設(shè)計(jì)并制造了一種由3D打印結(jié)構(gòu)組成的人造氣動(dòng)肌肉，其可根據(jù)需要伸展和收縮。據(jù)報(bào)道，這是一種在單一打印過程中制造、由18種不同GRACE(能夠收縮和拉長的執(zhí)行器)組成的氣動(dòng)手。IC

當(dāng)?shù)貢r(shí)間2022年8月31日，意大利利古里亞大區(qū)熱那亞，意大利科學(xué)家近日制造出了3D打印的氣動(dòng)手部肌肉，可以根據(jù)需要伸展和收縮。這是由意大利熱那亞理工學(xué)院和比薩圣安娜高等學(xué)校的研究人員設(shè)計(jì)的GRACE執(zhí)行器。研究人員在最初的演示中展示了該驅(qū)動(dòng)器的多功能性，一個(gè)由18種不同的GRACE執(zhí)行器組成的氣動(dòng)手(能夠收縮和拉長的執(zhí)行器)，被3D打印出來。

意大利研究人員展示了執(zhí)行器的多功能性，這是一個(gè)由18種不同GRACE組成的氣動(dòng)手，采用單一打印工藝制造。

研究人員利用商用3D打印機(jī)經(jīng)一次打印過程制造出了氣動(dòng)手，并展示了GRACE的特性。打印氣動(dòng)手所用的材料是一種軟樹脂，包含18個(gè)不同大小和形狀的GRACE，因此只需十分之幾帕的壓力，就可彎曲手指、扭轉(zhuǎn)手掌和旋轉(zhuǎn)手腕。氣動(dòng)手重約100克，大小與人手相當(dāng)。 全新的設(shè)計(jì)使氣動(dòng)手可支撐超過其自身1000倍的重量，具體取決于制造它們的材料。

GRACE執(zhí)行器不但能收縮和伸展，還可在不同的尺寸上、尺度上，用不同的材料和機(jī)械性能來實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而完成前所未有廣泛且逼真的運(yùn)動(dòng)。通過有效結(jié)合GRACE，科學(xué)家未來還可能3D打印出足夠強(qiáng)大和靈活的“軟體執(zhí)行器”，應(yīng)用范圍從生物多樣性保護(hù)，到老年人日常護(hù)理，讓這一人造設(shè)備真正做到與自然和社會(huì)環(huán)境相結(jié)合。

人造肌肉的創(chuàng)造是機(jī)器人領(lǐng)域追求的目標(biāo)之一，因?yàn)樵谧匀唤纾∪饨M織具有復(fù)雜的特征，允許高度靈活的動(dòng)作，從快速有力的收縮到微小而精確的體型變化，如人類面部表情的變化都可靈活控制，還能進(jìn)行高度靈活的運(yùn)動(dòng)。雖然單個(gè)的肌纖維只能收縮，但正是它們在復(fù)雜的肌肉結(jié)構(gòu)中的特定排列，才使得關(guān)節(jié)產(chǎn)生彎曲、扭轉(zhuǎn)和對抗運(yùn)動(dòng)等關(guān)節(jié)變形。

研究小組此次從單個(gè)氣動(dòng)執(zhí)行器開始嘗試進(jìn)行突破。每個(gè)執(zhí)行器都可通過其幾何形狀簡單地?cái)U(kuò)展、延伸和收縮，類似于帶有褶皺的主軸，包括一個(gè)可使用不同材料和不同尺寸進(jìn)行3D打印和制造的獨(dú)立單元。各種GRACE打印并組裝成復(fù)雜的架構(gòu)，以提供所需的運(yùn)動(dòng)類型。

研究人員稱，這些GRACE可制成不同的尺寸，可改變它們在變形和強(qiáng)度方面的性能，還能用各種材料和技術(shù)制造它們，甚至內(nèi)置到要制造的結(jié)構(gòu)中。

該研究的第一作者Corrado De Pascali評論道：“它們的尺寸是由所使用的制造技術(shù)所限制的。”他是印度理工學(xué)院熱那亞生物仿生軟機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室和比薩圣安娜高等學(xué)校生物機(jī)器人研究所的博士生。“它們可以被建造成不同的尺寸，我們可以改變它們的性能。”

（文章來源：南方都市報(bào)）

標(biāo)簽： 3D打印