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機(jī)械社區(qū)
標(biāo)題:
使用智能金屬絲感應(yīng)的人造手
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作者:
寂靜天花板
時(shí)間:
2015-11-7 12:22
標(biāo)題:
使用智能金屬絲感應(yīng)的人造手
德國(guó)薩爾蘭大學(xué)的工程師近日利用仿生設(shè)計(jì)方法,制造了一種裝備了形狀記憶合金(shape-memory alloy, SMA)“肌肉”的人工智能手,可為工業(yè)應(yīng)用及假肢裝置實(shí)現(xiàn)柔性和輕型機(jī)器人手臂制造。
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該研究團(tuán)隊(duì)使用了基于鎳鈦合金形狀記憶特性的技術(shù),開發(fā)出由多束超細(xì)鎳鈦合金絲構(gòu)成的肌肉的人造手,這些超細(xì)合金絲的直徑與人類頭發(fā)直徑相當(dāng),而且可以收縮和彎曲。該材料本身具備傳感特性,使得人造手能夠完成各種精細(xì)動(dòng)作。由薩爾州大學(xué)機(jī)電工程及自動(dòng)化技術(shù)中心(ZeMA)Stefan Seelecke 教授所領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在在今年的漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上展示了這款人造手的原型。
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工業(yè)生產(chǎn)線上的人造手直到現(xiàn)在還在依賴許多復(fù)雜的后臺(tái)技術(shù)。其結(jié)果是,它們都依賴于其它裝置和設(shè)備,變得笨重不靈活,而且造價(jià)昂貴。
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“相比之下,使用SMA 金屬絲制造出的人造手由于不需要其他額外設(shè)備的輔助,使其十分輕變靈活、適用性強(qiáng),噪聲小、造價(jià)相對(duì)低廉。另外,在所有已知的驅(qū)動(dòng)裝置中,這些金屬絲具有最高的能量密度,可滿足其在有限空間內(nèi)的大幅度運(yùn)動(dòng)。”Seelecke 解釋道。
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形狀記憶合金線能夠記住自己的形狀,并且在變形之后能恢復(fù)到原來的形狀。這種性質(zhì)是由材料內(nèi)部相變所造成的。當(dāng)金屬絲變熱時(shí),如導(dǎo)電,材料的晶體結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生改變,這使其能夠像肌肉一樣收縮。
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工程師們采用了這種智能金屬絲組成人造手的肌肉。多股形狀記憶金屬絲連接到手指關(guān)節(jié),充當(dāng)手指的前側(cè)屈肌和后伸肌。為了實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng),工程師將多股超細(xì)金屬絲分組成束以模仿人體肌肉纖維結(jié)構(gòu)。雖然這些金屬絲看起來跟棉線一樣,但卻具有厚金屬絲那樣的拉伸強(qiáng)度。
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“在施加高拉力的時(shí)候,金屬絲束能夠迅速收縮和放松,”正在研究機(jī)械手原型的在讀博士工程師Filomena Simone 解釋道,“出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是大量的金屬絲暴露出較大的表面積,使得熱量可以迅速消散,從而快速冷卻下來。不同于單條粗絲,這種超細(xì)金屬絲可以承受快速的收縮和伸展過程,就像人體肌肉一樣。其結(jié)果就是我們可以實(shí)現(xiàn)快速流暢的手指動(dòng)作?!?br />
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輕易拿住雞蛋的人造手
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使用形狀記憶金屬絲的另一大優(yōu)勢(shì)是,即使是在執(zhí)行特定運(yùn)動(dòng)的過程中突然被人工干預(yù),人造手也可以快速自然地作出響應(yīng),這就意味著人類可以真正的與這種原型設(shè)備攜手合作。內(nèi)置的半導(dǎo)體芯片可以控制SMA 金屬絲作出精確的運(yùn)動(dòng),而且這種系統(tǒng)并不需要傳感器協(xié)助。
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“用這種材料制備的金屬絲具有傳感器的特性??刂茊卧ㄟ^電阻的測(cè)量數(shù)據(jù)可以分析出某一時(shí)間金屬線的精確位置?!盨eelecke 說。
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作者:
duanyz
時(shí)間:
2015-11-7 13:51
想象一下都覺得這技術(shù)牛逼!
作者:
龍寬九段
時(shí)間:
2015-11-7 14:24
類似于人手的工作原理,只要控制器配置得當(dāng)、運(yùn)算能力強(qiáng),基本上可以可以代替人手了。牛
作者:
玩世不恭
時(shí)間:
2015-11-7 16:02
看拿雞蛋的樣子都很牛的樣子
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