瑞士研究人员开发出新型人造肌肉，更轻巧、更安全、更坚固！

近日，瑞士苏黎世联邦理工学院Robert Katzschmann教授团队开发一种名为HALVE的新型人造肌肉，为机器人运动带来了创新性突破。这标志着机器人向柔软、适应性强的方向发展，有望开创软体机器人新时代！

这项研究成果发表在《ScienceDaily》期刊。论文信息：Stephan-Daniel Gravert et al, Low-voltage electrohydraulic actuators for untethered robotics, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adi9319

软体机器人与环境的互动方式与刚性机器人有很大不同，软体机器人普遍采用更柔顺、更安全、更低能耗的运动模式。

人工肌肉的柔软性和可伸缩性使得软体机器人能够执行类似于生物肌肉的复杂运动。因此，研究人员致力于模拟人体肌肉并尝试重建它。

人工肌肉技术的核心概念是模拟生物肌肉的结构和功能。其运行机制模仿了真实肌肉,可对电脉冲作出反应,发生迅速的收缩或膨胀。

Robert Katzschmann教授团队开发的HALVE设计巧妙，由充满液体（通常是油）的囊袋和覆盖电极的外壳组成，通过对电脉冲的响应实现收缩。单个囊袋可看做一束肌肉纤维，几个囊袋可以连接起来形成一个完整的推进器。

HALVE有多层外壳。研究人员采用了一种高介电常数电铁材料（high-permittivity ferroelectric material），这种材料可以存储大量电能，能够在较低电压下产生较大的力。并与一层电极相结合，研究人员再涂上了一层聚合物外壳，它具有优异的机械性能，使整个囊袋更稳定坚固。

相较于以往技术，HALVE优势明显，不需要工作在过高电压范围内，无需连接大型、重型的电压放大器，能够在水中工作，显著提高了安全性。

研究人员不仅开发了HALVE，他们还利用该执行器制造了两个机器人用于验证其运动性能。

●长约11cm的二指夹爪。每个夹爪由3个串联的HALVE执行器提供动力，一个小型电池供电电源提供900伏电压。

整个装置（包括电源和控制电子设备）重45g，电池重15g。该装置可以牢固地抓住一件光滑的塑料物体，并且当用绳子将物体举起到空中时，它足以承受自身的重量。

●长约28cm、可在水中平稳游动的机器鱼。它由一个包含电子设备的“头”和一个连接HALVE执行器的柔性“体”组成。该机器鱼从静止状态加速至3cm/s的速度仅需14s。

研究人员表示，这两个例子清楚展示了HALVE的小巧、轻便、安全和高效。这些特性和优势使得HALVE执行器在实际应用中具有更广阔的可能性。

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