受肌肉启发 浦项科技大学发明片状机器人以在最狭窄的空间中导航

盖世汽车讯 据外媒报道，浦项科技大学（POSTECH）的研究团队受人类肌肉蛋白的启发，开发出一种轻薄灵活的机器人执行器。该机器人薄如纸张，却能产生强大的力量，能够在狭小空间内移动并操控物体，适用于从手术机器人到工业设备等各种应用。这项研究已发表在《Nature Communications》期刊上。

图片来源：浦项科技大学

大多数传统机器人采用刚性金属部件制造，这赋予了它们强度，但也限制了它们执行精细动作或在狭窄环境中操作的能力。

在医疗领域，能够协助进行人体内部手术的机器人需求日益增长。在工业领域，灵活的机器人可用于执行诸如检查复杂机械或清洁狭窄管道等任务。然而，兼具灵活性和强度的技术至今仍十分匮乏。该团队由三星电子未来机器人部门的Hyung Gon Shin博士（曾任浦项科技大学博士研究员）以及浦项科技大学机械工程系的Keehoon Kim教授和Wan Kyun Chung教授组成，他们从人体肌肉运动中寻找灵感。

他们模仿了肌球蛋白的功能，肌球蛋白是肌肉中的一种蛋白质，通过反复的小幅度收缩产生大幅度的运动。利用这一概念，他们开发了一种薄片状的气动执行器。

乍一看，该执行器只是一张简单的薄片，但其内部却包含数十个小气室和多层、多通道的气路。

当空气依次注入薄片时，表面突起会向多个方向移动，逐渐积累微小的力量，从而产生更大的运动。即使弯曲，执行器也能仅凭其突起像毛毛虫一样爬行。该表面可以向上、下、左、右和旋转六个方向移动，并可灵活控制速度和距离。

研究团队通过一系列实验验证了该技术的性能。在物体操控测试中，该机器人的移动精度堪比人类手指，并且还成功完成了水下物体移动任务。

值得注意的是，它可以处理诸如清洁狭窄管道等传统机器人难以完成的任务。此外，该团队还开发了一个数学模型来预测机器人的运动，为未来多样化的设计和应用奠定了基础。

这项研究预计将为日常生活和工业带来创新变革。在医疗领域，机器人可以通过穿过狭小的开口来协助进行精准手术。

在工业环境中，它们可以执行各种任务，例如在密闭空间内进行检查。此外，当应用于家用清洁和护理机器人时，它们有望以更精细、更灵敏的方式与人类互动。

Keehoon Kim教授解释了这项研究的意义：“成功地将复杂的三维气动网络集成到一个薄而灵活的结构中，并通过仿生方法实现了多向运动。我们希望这项技术能够应用于各个领域，包括手术机器人、工业环境中的协作机器人以及勘探环境。”