麻省理工學(xué)院 （MIT） 的研究人員創(chuàng)造了一種新的制造技術(shù)，可以制造出更具成本效益的軟氣動執(zhí)行器。

設(shè)計輔助可穿戴設(shè)備和機器人技術(shù)最困難的挑戰(zhàn)之一是模仿人體錯綜復(fù)雜的獨特方面。具體來說，重建人手的運動、精度、控制和感知能力一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都非常感興趣的話題。

在這里，經(jīng)濟挑戰(zhàn)與技術(shù)挑戰(zhàn)一樣重要，復(fù)雜的系統(tǒng)將成本高昂且難以制造。

本周，麻省理工學(xué)院的研究人員提出了一種制造軟氣動執(zhí)行器的新方法，希望能夠降低此類系統(tǒng)的成本。

麻省理工學(xué)院的香蕉狀軟執(zhí)行器。

本文將討論氣動執(zhí)行器、它們的一些相關(guān)用例，以及麻省理工學(xué)院的新研究如何影響該技術(shù)。

用于人體觸摸的軟氣動執(zhí)行器

在設(shè)計模仿或輔助人手的系統(tǒng)時，存在許多重大挑戰(zhàn)和權(quán)衡。

人手的獨特之處在于它結(jié)合了高水平的精確度、力量和控制力，同時又溫和且戰(zhàn)術(shù)敏感。重新創(chuàng)建這一點成為創(chuàng)建輕量級、可定制且有效的系統(tǒng)的挑戰(zhàn)，該系統(tǒng)在抓取時也不會破壞所需的對象，就像手知道何時停止擠壓一樣。

這個問題的一個高度吹捧的解決方案是軟氣動執(zhí)行器。

基于織物的軟氣動執(zhí)行器示例。

軟氣動致動器是結(jié)合了氣動致動器的低響應(yīng)時間和大輸出功率與可模擬活組織的軟材料的設(shè)備。這些軟材料通常是彈性體，如硅膠或基于織物的針織材料。

借助軟氣動執(zhí)行器，機器人專家可以實現(xiàn)動力、控制和靈活性的基本組合，同時確保對抓取的物體進行仔細和安全的護理，這要歸功于所使用的軟材料。

制造軟氣動執(zhí)行器的挑戰(zhàn)

雖然被證明是一種高效技術(shù)，但軟氣動執(zhí)行器歷來面臨各種制造挑戰(zhàn)。

據(jù)麻省理工學(xué)院的研究人員稱，過去曾嘗試使用不同的技術(shù)來制造此類設(shè)備，包括：

組合不同剛度的織物

用紗線特性編程紡織品剛度

運用獨特的針織成型技術(shù)

在紡織品上澆注外加筋

然而，大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)的挑戰(zhàn)是勞動密集型和細致的。

除此之外，許多先前嘗試的技術(shù)都無法在制造過程中將傳感能力集成到軟材料中。這一困難代表了進一步的挑戰(zhàn)，因為傳感材料必須要么在材料中進行后處理，要么完全被遺忘。

總而言之，創(chuàng)建具有成本效益的軟氣動執(zhí)行器的“理想”解決方案需要工程師可以自動化、輕松集成到現(xiàn)有工作流程中，并包含無需后處理的傳感功能。

麻省理工學(xué)院的 PneuAct 方法

本周，麻省理工學(xué)院的研究人員宣布了一種制造氣動軟執(zhí)行器的新方法，該方法聲稱可以解決現(xiàn)有工作流程的許多挑戰(zhàn)。

在他們最近發(fā)表的論文中，研究人員描述了他們被稱為 PneuAct 的新方法，該方法被稱為“用于計算設(shè)計和數(shù)字化制造軟氣動執(zhí)行器的可擴展管道”。

執(zhí)行器本身僅由一個標準硅膠管組成，該硅膠管由特制的針織護套覆蓋和限制。

軟氣動執(zhí)行器由硅膠管和特殊編織的護套組成。

針織護套是使用機器針織工藝創(chuàng)建的，以創(chuàng)建彈性針跡，以創(chuàng)建影響致動器在充氣時彎曲的非均勻結(jié)構(gòu)。

充氣時，致動器的變形主要由編織護套定義。除此之外，研究人員還能夠通過使用精心編織的導(dǎo)電紗線將壓力和電容傳感結(jié)構(gòu)集成到執(zhí)行器中。

這項新技術(shù)的一個重要方面是使用機器編織方法，與其他方法相比，它可以提高速度、數(shù)字可編程性和獲得更多材料。

結(jié)果，研究人員表明，他們的方法允許他們在一次機器運行中自動創(chuàng)建一個完整的針織結(jié)構(gòu)。

總體而言，此類旨在尋找新的和可能更好的制造技術(shù)方法的研究可以成為推動技術(shù)進步的實際下一步。看看軟氣動執(zhí)行器和機器人觸覺如何通過此類研究繼續(xù)發(fā)展將會很有趣。