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方楠|用于机械手的气动人造肌肉

时间:2024-03-02 23:56 来源:网络整理 转载:我的网站

大利理工学院的研究人员通过3D打印制造出新型气动人造肌肉——基于几何结构的收缩和伸长驱动器(GRACE),驱动能力与天然肌肉相当且耐用性好。?

与传统气动执行器相比,气动人造肌肉质量更轻、结构更紧凑、成本更低,已广泛用于软体机器人。然而,气动人造肌肉通常由较多组件组装而成,难以实现小型化和定制化。为此,研究人员提出通过有限元分析进行选材和结构优化,以减少局部应力集中,并通过立体光刻/熔融沉积成型3D打印技术实现一体成型。GRACE具有类似灯笼状的复杂外形结构,两端较窄,中间为褶皱状。气动加压时,褶皱展开,发生径向膨胀;撤除气动压力时,褶皱折叠,发生径向收缩。研究发现:采用更硬的材料或更厚的壁厚,可提高GRACE的工作范围和驱动力;窄而深的褶皱可促进收缩,宽而浅的褶皱则可促进伸长。

GRACE的驱动范围最高达到40%,与天然肌肉相当,能负载重量为其自重数千倍的物体,且可承受1000次收缩或伸长循环。利用GRACE制造出气动机械手,每个手指的输出压力达到20 KPa。