尼克Kellaris, 材料科学与工程研究生, 左, 和机械工程研究生Eric Acome在Keplinger研究实验室观察液化的人造“肌肉”或软机器人材料. 照片由Glenn Asakawa /博彩平台推荐提供.
在博彩平台推荐工程中心的地下室, 一组研究人员正在努力创造下一代机器人.
但不是你想象中的金属机器人, 这些机器人由柔软的材料制成，可以对施加的电压做出广泛的反应. 这种软体机器人在未来的应用中具有巨大的潜力，因为它们适应动态环境，非常适合与人类密切互动. 软设备可以执行各种任务, 包括抓住精致的物体, 比如覆盆子和生鸡蛋, 也能举起重物.
在这个被称为“软机器人”的领域中，一个主要的挑战是缺乏执行器或“人造肌肉”来复制真正的东西的多功能性和性能. 的 开普勒研究小组 在 工程与应用科学学院 已开发出一类新的软, 能模拟自然肌肉扩张和收缩的电激活装置. 这些设备, 哪一种可以用各种低成本的材料来建造, 能自我感知自己的动作并从电损伤中自我修复吗, 代表着软机器人技术的重大进步.
新开发的液压放大自愈静电(HASEL)致动器避免了笨重, 传统机器人的刚性活塞和马达，用于超过或匹配强度的软结构, 生物肌肉的速度和效率. 它们的多功能性可能会为类人机器人和下一代假肢提供人造肌肉.
HASEL致动器的三种不同设计在不同的论文中详细介绍 科学 和 科学的机器人.
“博彩平台推荐从生物肌肉的惊人能力中汲取灵感,克里斯托夫·凯普林格说, 两篇论文的资深作者, 一位助理教授 机械工程系 还有一个人 材料科学与工程专业.
HASEL执行器结合了软流体和软静电执行器的优点, 因此，它结合了以前没有的人造肌肉的多功能性和性能. 就像生物肌肉一样, HASEL致动器可以重现章鱼手臂的适应性, 蜂鸟的速度和大象的力量.”
HASEL设备的一次迭代，描述于 科学, 由一个甜甜圈形状的弹性体外壳组成，里面填充了电绝缘液体(如菜籽油)，并连接到一对相对的电极上. 当施加电压时，液体被置换并驱动软壳的形状变化. 作为一个可能的应用程序的例子, 研究人员将几个这样的致动器放置在彼此相对的位置，并在电激活时实现了抓取效果. 当电压关闭时，手柄释放.
HASEL的另一种设计是由高度可拉伸的离子导体层组成，这些离子导体层夹在一层液体中，在激活时线性膨胀和收缩，要么举起悬浮的一加仑水，要么弯曲拿着棒球的机械臂.
机械工程专业的本科生Madeline King在Keplinger研究实验室拉伸橡胶“肌肉”或软机器人材料样本. 照片由Glenn Asakawa /博彩平台推荐提供.
除了作为液压油，使多功能运动, 液体绝缘层的使用使HASEL执行器能够从电气损坏中自愈. 其它由高压控制的软执行器, 也称为介电弹性体致动器, 使用固体绝缘层，这种绝缘层会因电气损坏而灾难性地失效. 与此形成鲜明对比的是, HASEL执行器的液体绝缘层在电气损坏后立即恢复其绝缘性能. 这种弹性使研究人员能够可靠地扩大设备的规模，以施加更大的力.
“博彩平台推荐以前从未见过能够以每秒数次的速度提升一加仑水的电动软执行器. 这些演示展示了HASEL令人兴奋的潜力，”Eric Acome说, 他是开普勒研究小组的博士生，也是《 科学 纸. “操作所需的高电压是一个挑战. 然而, 博彩平台推荐已经在努力解决这个问题，并在实验室设计了设备，其工作电压是本文中使用的电压的五分之一.”
HASEL执行器还可以感知环境输入，就像人类的肌肉和神经一样. 研究人员在机械臂上安装了一个HASEL致动器，并演示了在感知位置的同时为机械臂提供动力的能力.
第三种设计，详见 科学的机器人, 被称为Peano-HASEL致动器, 由三个装满液体的长方形小袋组成, 串联装配在一起. 这种聚合物外壳和薯片包装袋一样是由低成本材料制成的，而且很薄, 透明灵活. Peano-HASEL装置在施加电压时收缩, 很像生物肌肉, 这使得它们对机器人应用特别有吸引力. 它们的电动运动使得它们的动作速度超过了人类肌肉的速度.
HASEL技术的多功能性和简单性使其适用于广泛的工业应用, 无论是现在还是将来.
由开普勒实验室的研究人员开发的一种类似肌肉的电动执行器. 照片由Glenn Asakawa/博彩平台推荐提供.
“博彩平台推荐制造这些设备的成本约为10美分, 即使是现在,尼古拉斯·凯拉里斯说, 他也是开普勒小组的博士生，也是《 科学的机器人 研究. “这些材料成本低, 可扩展和兼容当前的工业制造技术.”
未来的研究将尝试进一步优化材料和几何形状，探索先进的制造技术，以继续改进HASEL平台，并迅速实现实际应用.
研究人员已经获得了这项技术的专利，目前正在博彩平台推荐的帮助下探索商业机会 技术转移办事处.
“这项研究是由Dr. 开普勒的实验室简直令人震惊,博比·布劳恩说, 科罗拉多大学博尔德工程与应用科学学院院长. 他和他的学生团队正在帮助创造灵活的未来, 更像人类的机器人，可以用来改善人们的生活和福祉. 这方面的研究是博彩平台推荐学院跨学科的核心优势.”
的 科学 这篇论文的合著者是Shane Mitchell, 蒂莫西莫, 麦迪逊艾美特, 克莱尔·本杰明, 机械工程系的Madeline King和Miles Radakovitz. 的 科学的机器人 这篇论文的合著者是Shane Mitchell, 机械工程的Vidyacharan Gopaluni Venkata和Garrett Smith.
开普勒研究小组的成员. 右起:助理教授Christoph Keplinger, 研究生Eric Acome, 本科生麦迪逊·埃米特, 研究生尼克Kellaris, 研究生VC Gopaluni Venkata, 本科生玛德琳·金, 研究生肖恩·米切尔, 博士候选人蒂莫西莫和本科生Garrett Smith. 照片由Glenn Asakawa /博彩平台推荐提供.
