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2017-10-01哥倫比亞大學研發出人造肌肉能使機器人動作柔軟靈活
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【本刊訊】近年來，機器人與3D列印等技術快速且蓬勃的發展，眾多研究團隊皆嘗試突破目前的設備或裝置。以機器人為例，科學家期望有研發出接近人類肌肉的材料，使機器人的動作更靈活、更順暢。而最近，由哥倫比亞大學（Columbia University）機械工程實驗室的研究團隊研發出一種人造肌肉，讓機器人的動作能近似於人類。
此人造肌肉是一種具有膨脹、伸縮能力 的人造組織，由3D列印所打造，且不像先前的機器人動作上需利用外部壓縮機或高壓設備，此人造肌肉能讓機器人的運動和行動像模仿生物肌肉系統一樣自然。此材料的膨脹程度為天然的肌肉的15倍，能提起比自身重量重1000倍的物品。
在這項研發之前，沒有材料能表現出高壓時的應變能力，無法做出肌肉的柔軟作用。而現有的軟致動技術（soft actuator technology）通常也是利用提供氣體或液體後，彈性表面的氣壓或液壓膨脹來達到活動，較不具有靈活度。研究人員表示，目前已有許多研究能夠製造出完整、具智慧的機器人頭腦，而機器人的身體卻仍然躊躇不前。
因此，為了突破這個難題，研究團隊嘗試研發新的致動器（actuator）。也因受到生物體的啟發，研究團隊希望能製造出柔軟的材料讓機器人能夠複製人類的動作，執行拾取軟物體或做一些細微的動作。為了使制動器具高應變力，研究團隊運用 一種矽橡膠（silicone rubber matrix）為基體，且基體中有富含乙醇的微泡，使其具彈性與柔軟。
這項材料一開始先利用3D列印製作出形狀後，在利用薄電阻絲和低功率（8V）進行啟動。研究團隊將此人造肌肉進行測試，發現它具有顯著的膨脹與收縮能力，當充電加熱到80℃時，人造肌肉能膨脹至原本體積的900%。研究團隊發現人造肌肉在電腦控制下，能夠執行團隊所設計出的任何動作。
研究人員表示此材料可以進行推、拉、彎曲、扭轉和提重物，是目前最接近天然肌肉的材料，將可能改變未來對機器人的設計方式與目標。這項研究成果已發表在 《自然通訊》（Nature Communications）中。
未來，研究人員會持續以此材料為基礎，嘗試結合導電材料來替代嵌入式電線，期望能加速肌肉的反應並延長材料的儲放壽命（shelf life）。研究人員更進一步表示未來更深遠的目標為導入人工智慧來控制人造肌肉，成功打造出模擬人類自然活動的機器人。
Columbia University, One Step Closer to Lifelike Robots, 2017/9/19.