意大利面为柔性驱动器带来新思路驱动器收缩效率可达％

使用弹弓通心粉人工肌肉驱动的新型顺从机械手，发明者北亚利桑那大学的机械工程师迈克尔·谢弗(Michael Schaefer)和研究生迭戈·希金斯·鲁伊斯(Diego Higgins Ruiz)正在进行视觉检查。

对于每一个从事机器人技术研究的人来说，机器人拥有最快、最强、最软、最灵敏、最高效、成本最低的驱动方式大概是一个梦想。有了柔软、灵敏、强大的驱动技术，机器人的能力会相应提高数倍，甚至更柔软。

目前的主要趋势是，科学家会从大自然中寻找灵感，通过模仿生物的某个器官，制造出驱动技术更强、灵活性更高的机器人——也就是我们所说的仿生原理。

基于仿生原理，科学家们经常模仿人类肌肉在运动时的行为来设计机器人的驱动部件。理想情况下，设计的驱动部件甚至会比人类肌肉更强壮，反应更快，灵活性更高。

目前市面上的驱动器中，电动机驱动器和液压驱动器可能是综合能力最强的。虽然他们的反应速度快，驾驶能力强，但这些车手都有一个共同的缺陷:僵硬的结构和坚韧不灵活的身体，使他们在人体肌肉面前有时显得僵硬笨拙。比如它们不能像人的肌肉一样靠变形通过障碍物或者绕过障碍物，不能在一些复杂曲折崎岖的情况下行走。

可以说，这些功能反应都不错的刚性驱动器，曾催生出一系列突破性的新型机器人的问世。但是，随着机器人技术的发现，机器的种类也变得越来越多样且细致，这些刚性驱动器已无法满足机器人技术的需要。人们需要功能强大的柔性驱动器，来制作更加仿生的机器人，或者是更优秀的仿生假肢。

可以说，这些功能响应良好的刚性执行器催生了一系列突破性的新型机器人。然而，随着机器人技术的发现，机器的类型变得更加多样和精细，这些刚性的执行器已经不能满足机器人技术的需要。人们需要强大的柔性执行器来制造更多的仿生机器人或更好的仿生假肢。

最近，科学家在柔性致动器领域取得了新的突破。科学家们从弹弓通心粉中找到了灵感，并通过模仿这种意大利面条的形状制作了一种柔性致动器。这种弹弓通心粉形状的致动器具有接近人类肌肉的灵活性和适应性，甚至在某些方面超越了人类骨骼肌。

由于这种驱动器的形状类似于弹射器通心粉，因此该驱动器的发明者将这种驱动器命名为“弹射器通心粉人工肌肉”。

开发这种柔性致动器的科学家是来自北亚利桑那大学机械工程系动态主动系统实验室的副教授(校友)Michael Shafer和Heidi Feigenbaum，以及研究生研究员Diego Higueras-Ruiz。他们的研究成果也发表在《科学机器人》上，题目是“聚合物管拉伸、缠绕、扭转制成的弹弓通心粉人工肌肉”。

下面的图片是用来介绍这个“弹弓通心粉人工肌肉”的。上图中的a是西餐桌上经常见到的弹弓通心粉，而B图是这个驱动器的原材料，即“可拉伸聚合物管”。利用这种原材料，科学家对其进行了各种方式的加工变形，出现了不同的驱动力，这种“弹弓通心粉人工肌肉”，即上图中的C-。

为什么要选择弹弓通心粉的形状？这其中的玄机在于，有了弹弓通心粉的螺旋结构，驱动器产生的动力会变得更高。科学家在前期研究中已经证明，弹弓类通心粉人工肌肉可以产生比人类骨骼肌高十倍的比功，其功率指数比人类骨骼肌高五倍。

随着他们的不断发展，他们期望产生更高水平的性能。如此强大的特性，不难想象弹弓通心粉人工肌肉技术很快就会受到生物工程和机器人应用的青睐，并且随着未来研究的进一步推进，其功能将更加强大。

这种弹弓通心粉人工肌肉技术的前身是扭曲聚合物驱动器(TPA)，曾经是驱动器行业的明星。说到扭曲聚合物驱动器(TPA)，它的首次出现可以说是给驱动器行业带来了一次革新，因为它功能强大但重量轻，价格也很低，所以适合在机器人行业广泛应用，可以说是机器人行业一直梦寐以求的驱动器。

可惜它有两个致命的缺点，一个是反应缓慢，因为必须要不断给驱动器进行加热和冷却才能使驱动器向外做功，另一个致命缺点是它们的效率太低，只有大约2/100，也就是说只有2%的电能可以转换成驱动器向外输出的机械动能。

遗憾的是，它有两个致命的缺点，一个是响应慢，因为驱动器要不断加热冷却才能使其向外做功，另一个是其效率太低，只有2/100左右，也就是说，只有2%的电能可以转化为驱动器向外输出的机械动能。