可自我修复的人造肌肉问世，可用于软机器人和可穿戴设备

东苑

美国内布拉斯加大学林肯分校的工程团队取得了一项突破性进展，成功开发出一种用于软体机器人和可穿戴系统的可自我修复的人造肌肉。该技术模拟了动植物感知损伤并自我修复的能力，被认为解决了合成系统长期存在的难题。



据IT之家了解，在生物体中，损伤感知和自我修复是至关重要的功能，但对于机器人制造商来说，这一功能的实现却极具挑战性。因此，研究人员选择了生物模拟这一经过验证的方法来攻克这一难题。

该团队的关键创新在于开发出了一种能够识别穿刺或极端压力造成的损伤、精确定位损伤位置并自主启动修复的系统。在最近于美国乔治亚州亚特兰大举行的 IEEE 国际机器人与自动化大会上，他们展示了这种多层结构的设计。

这种人工肌肉由三层构成。底层是损伤检测层，是一种柔软的电子皮肤，由嵌入硅橡胶中的液态金属微滴组成。中间层则采用硬质热塑性弹性体，这种材料起到自我修复的作用。最上层是驱动层，通过水压变化实现收缩与扩张。



此外，为了实现无需外部干预的自我修复机制，研究人员设计了一个覆盖整个“皮肤”的电流网络。当损伤发生时，电流网络中的中断会被检测到，进而触发该网络向受损区域输送热量，使热塑性中间层熔化以封闭破裂处，从而实现“自我愈合”。研究人员表示，这“有效地实现了伤口的自我愈合”。



然而，如果同一区域再次受损怎么办？研究人员已经考虑到了这一点，并设计了一种重置皮肤层电流网络的步骤。该技术利用了电迁移效应，即“电流导致金属原子迁移的过程”。如果没有这一系统，自愈系统将只能完成一次损伤与修复的循环，因此这一创新至关重要。

由于研究团队位于内布拉斯加州，他们首先考虑将这种技术应用于农业机器人，这些机器人在田间作业时可能会被树枝或荆棘损坏。然而，该团队也看到了这种技术在可穿戴健康监测设备以及更广泛的消费电子领域中的应用潜力。

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