灵活的微型机械手臂，人工肌肉驱动的仿生软体机械手臂实现新突破！学术资讯

来源：机器人大讲堂

我们通过一个例子解释螺旋驱动器的工作原理。当我们用双手捏住一根鱼线（尼龙线）两端拉直并捻动它，就会看到这个鱼线的纤维成为了螺旋状。但是如果松开一端，鱼线就自然向反方向扭转恢复到原来的形状。所以我们需要施加一定的扭矩，防止鱼线扭转。当我们加热这个鱼线的时候，由于鱼线截面的变大，它内部的纤维为了保持原来的长度，就会向反方向扭转，从而产生更大的力去克服人手施加的扭矩。一个更直观的理解是，如果我们在一个圆柱体上缠绕一根不可伸长的线，并把这个线的两段固定在这个圆柱体上，如果这个圆柱体的直径增大了，这时候这个线必须要对这个圆柱体造成一个扭转去保持它原来的长度。

当把这个扭转（捻）过的鱼线缠绕在一个柱体上成为螺旋状，这个加热带来的扭转的形变就会变成线性的收缩或者是伸长。当然，我们也可以用更简单的方法，就是在刚开始捻的时候，就一直捻下去，直到这个鱼线自己形成螺旋状。但是这种方法就只能制作收缩型人工肌肉。动画中一位研究人员展示了这种制作方法，他在一根鱼线的底端挂了一个重物，然后用电机持续扭转鱼线，直到它完全成为螺旋状，然后用一个细杆防止底端反转。当他用热风吹这个人工肌肉的时候，我们可以明显看到重物被提升了，当其冷却之后，重物又恢复到了原来的位置。

螺旋卷绕驱动器的改进

同时，类似于动物的肌肉，这种人工肌肉同时具有自感知的功能。当我们用传统的驱动器，如电机，去驱动机器人的时候，往往需要很多的传感器去检测运动，实现运动的控制。人工肌肉的这种自感知功能为其运动控制提供了很好的基础，使得我们能够在不借助外部传感器的情况下，控制它的运动。接下来的一个动画，展示了由这种自感知功能的螺旋驱动器驱动的软体手指，当人用手触摸这个软体手指两次的时候，这个手指感受到了外界的刺激，从而按照预定的程序弯曲60°并保持这个形状一定的时间。如果这个软体手指仅仅被触摸一次，则不做出任何反应。

来源：RoboSpeak 机器人大讲堂

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