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为什么人造肌肉不用到机器人身上

2019-08-15 18:57:16来源:励志吧0次阅读

  其实人造肌肉这个名字起得不是很好,更妥帖的名字应该叫电活性智能材料。因为我是做方向的,所以接下来的举例我就以水下为例了。在这之前,需要来说说相关概念。对于电力驱动的机器人的驱动机构(actuator)来说,大体可以分为两种:一种是纯机械驱动,一种是智能材料驱动。

  纯机械驱动自然就是依靠数字6舵机和步进电机等,这些直接依靠机械结构的配合与运转来驱动机器人身体部位运动的驱动系统来运作。 其中,数字舵机和步进电机都是电机的一种,也俗称马达。它们的主要作用都是产生驱动转矩,作为电器或各种机械的动力源。数字舵机只需要发送一次PWM信号就能保持在规定的某个位置,但是转动范围有限,多为180度或者 60度;而步进电机则不能实现位置控制,但是却可以沿着一个方向一直转动。所以,将马达应用在机器人的关节等活动处,可以轻松实现机器人所需要的运动。

  而智能材料驱动就是依靠类似于SMA (shape memory alloy)、EMA (electromagnetic actuation)、IPMC (ionic polymer metal composite)这些智能材料通电或者温度变化产生的形变产生驱动力而进行运动。

  SMA的中文名叫形状记忆合金,是一种在加热升温后能完全消除其在较低温度下发生的形变,恢复其变形前原始形状的合金材料。它可以用于报警器的控制元件以及记录笔的驱动装置等。

  EMA即电磁驱动,其原理也十分简单,导体相对于磁场运动,在导体中会产生感应电流,感应电流与原磁场相互作用使导体运动起来,这就是电磁驱动。由于电磁产生的力相对较小,所以EMA多应用于并不需要太大力即可驱动的情况。IPMC的中文名叫离子聚合物金属复合材料,由于其较低的驱动电压即能产生较大的位移变形,所以在机器人领域使用得较多一些,接下来我也会通过实例对这种材料进行说明。

  虽然表面上,智能材料驱动是机器人驱动领域的一块新大陆,似乎可以通过对其深入挖掘和大规模的使用而大大减小机器人体积,改造其冰冷的机器外形。然而,智能材料的形变量相对于机械驱动来讲却十分有限,精度也不够,所以很遗憾地告诉你,所谓的 人造肌肉 在机器人领域的适用范围真的很小。

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