在自然界中，生物體能夠感知損傷并迅速進(jìn)行自我修復(fù)，這是其生存的關(guān)鍵。然而，對(duì)于機(jī)器人制造商來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)這一功能卻異常困難。為了攻克這一技術(shù)難關(guān)，研究團(tuán)隊(duì)采用了生物模擬的方法，通過(guò)模仿自然界的修復(fù)機(jī)制，開(kāi)發(fā)出了這種具有自我修復(fù)功能的人造肌肉。4z628資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

該團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新之處在于他們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確識(shí)別由穿刺或極端壓力造成的損傷，并精確定位損傷位置，隨后自主啟動(dòng)修復(fù)過(guò)程。在最近于亞特蘭大舉行的IEEE國(guó)際機(jī)器人與自動(dòng)化大會(huì)上，他們展示了這一多層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，引起了廣泛關(guān)注。4z628資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

這種人造肌肉由三層結(jié)構(gòu)組成。底層是損傷檢測(cè)層，采用柔軟的電子皮膚材料，其中嵌入了液態(tài)金屬微滴，能夠感知電流的中斷。中間層是自我修復(fù)層，采用硬質(zhì)熱塑性彈性體材料，當(dāng)接收到修復(fù)信號(hào)時(shí)，能夠熔化并封閉破裂處。最上層是驅(qū)動(dòng)層，通過(guò)水壓的變化實(shí)現(xiàn)肌肉的收縮與擴(kuò)張。4z628資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

為了實(shí)現(xiàn)無(wú)需外部干預(yù)的自我修復(fù)機(jī)制，研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)覆蓋整個(gè)電子皮膚的電流網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)損傷發(fā)生時(shí)，電流網(wǎng)絡(luò)中的中斷會(huì)被立即檢測(cè)到，隨后觸發(fā)修復(fù)機(jī)制，向受損區(qū)域輸送熱量，使中間層熔化并封閉傷口。這一設(shè)計(jì)使得人造肌肉能夠在受損后迅速自我修復(fù)，恢復(fù)其功能。4z628資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

研究團(tuán)隊(duì)還考慮到了同一區(qū)域可能再次受損的情況。他們?cè)O(shè)計(jì)了一種重置電流網(wǎng)絡(luò)的步驟，利用電遷移效應(yīng)，即電流導(dǎo)致金屬原子遷移的過(guò)程，來(lái)重置受損區(qū)域的電流網(wǎng)絡(luò)。這一創(chuàng)新使得自我修復(fù)系統(tǒng)能夠多次循環(huán)使用，大大提高了其可靠性和耐用性。4z628資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

研究團(tuán)隊(duì)表示，他們首先考慮將這種技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域。在田間作業(yè)中，農(nóng)業(yè)機(jī)器人可能會(huì)遭受到樹(shù)枝或荊棘等障礙物的損壞。這種具有自我修復(fù)功能的人造肌肉將能夠大大提高農(nóng)業(yè)機(jī)器人的耐用性和可靠性，降低維修成本。4z628資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

除了農(nóng)業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域外，研究團(tuán)隊(duì)還看到了這種技術(shù)在可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備以及更廣泛的消費(fèi)電子領(lǐng)域中的應(yīng)用潛力。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，這種具有自我修復(fù)功能的人造肌肉有望在未來(lái)成為各種智能設(shè)備和系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，為人們的生活帶來(lái)更多便利和舒適。4z628資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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