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

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

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

本周，麻省理工學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、它們的一些相關用例，以及麻省理工學院的新研究如何影響該技術。

用于人體觸摸的軟氣動執(zhí)行器

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

人手的獨特之處在于它結合了高水平的精確度、力量和控制力，同時又溫和且戰(zhàn)術敏感。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。

軟氣動致動器是結合了氣動致動器的低響應時間和大輸出功率與可模擬活組織的軟材料的設備。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，但軟氣動執(zhí)行器歷來面臨各種制造挑戰(zhàn)。

據(jù)麻省理工學院的研究人員稱，過去曾嘗試使用不同的技術來制造此類設備，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

在紡織品上澆注外加筋

然而，大多數(shù)現(xiàn)有技術的挑戰(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。

麻省理工學院的 PneuAct 方法

本周，麻省理工學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構。

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電紗線將壓力和電容傳感結構集成到執(zhí)行器中。

這項新技術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構。

總體而言，此類旨在尋找新的和可能更好的制造技術方法的研究可以成為推動技術進步的實際下一步。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。