近日，哥倫比亞大學(xué)工程系的研究人員開發(fā)出一種具有“內(nèi)在擴(kuò)展能力”的3D打印合成軟肌肉。令人難以置信的是，這種3D打印肌肉可以舉起重量是自身重量1000倍的物體，比人體肌肉強(qiáng)三倍。它為全軟機(jī)器人的開發(fā)鋪平了道路。

據(jù)介紹，這種新的3D打印合成肌肉更高程度地復(fù)制了肌肉的行為，從某種程度上講它們本身就是一種軟機(jī)器人。相比其他機(jī)器人，如氣動(dòng)機(jī)器人，軟機(jī)器人有明顯的優(yōu)勢(shì)，能進(jìn)行抓握、操縱等自然運(yùn)動(dòng)，占用的物理空間往往比硬機(jī)器人更少。

由于在整個(gè)肌肉中分布有微氣泡形式的、帶有乙醇的硅橡膠基質(zhì)，新的3D打印肌肉有一個(gè)更低的密度，其應(yīng)變密度是有機(jī)肌肉的16倍。這種解決方案便宜而環(huán)保，且易于制造，提供了彈性和極端的體積變化屬性。

這意味著科學(xué)家現(xiàn)在能制造出類人機(jī)器人的關(guān)鍵部件，這些機(jī)器人的力量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類。這些3D打印肌肉通過一根嵌入的細(xì)電阻線，由一個(gè)8V的低功率電源供電。測(cè)試表明，當(dāng)加熱至80°C時(shí)，它們能擴(kuò)展900％，這種膨脹收縮能力意味著它們可以執(zhí)行多種移動(dòng)任務(wù)。

“這種柔軟的功能性材料也許能充當(dāng)強(qiáng)壯的軟肌肉，它們或許會(huì)徹底改變當(dāng)今軟機(jī)器人解決方案的面貌。它們可以推、拉、彎曲、扭曲和舉重，是我們目前能創(chuàng)造出的、最接近自然肌肉的材料，”研究人員解釋說。

現(xiàn)在，研究人員計(jì)劃用導(dǎo)電材料替換掉肌肉中的電阻線，以縮短響應(yīng)時(shí)間，延長(zhǎng)保質(zhì)期。在更遙遠(yuǎn)的未來，研究團(tuán)隊(duì)希望能用人工智能來控制肌肉，以讓它們做出更生動(dòng)的動(dòng)作。

這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在了《Nature Communications》上。