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科學家用記憶合金3D打印仿真機器人手指

2015-10-14 15:11:37 作者：本網整理來源：

　　來自佛羅里達大西洋大學的研究人員推出了新的3D打印機器人手指，為“指紋”賦予了全新的意義，由形狀記憶合金（SMA）制成的仿生手指，外觀和動作幾乎和真人的手指一樣。

　　該項目是由佛羅里達大西洋大學海洋和機械工程系的Erik Engeberg教授領導研發的，Engeberg的生物機器人實驗室FAU主要是致力于研究機器人、假肢、控制器的設計和生體模仿學。該仿生機器人手指主要用了SMA， 3D CAD模型和3D打印機來共同完成。

　　“我們已經可以訓練我們的機器人手指模仿像人的手指那樣做屈伸運動。”Engeberg教授解釋說。“我們設計的機器人手指具有重量輕、靈巧、有力的特點，所以最終也可以作為一個假肢裝置使用。”

　　為了創造最逼真的模型，該團隊甚至在線購買了一個手指的3D模型，然后再利用3D打印機打印出實體模型，其中包括手指模型的內部和外部。在手指模型被3D打印出來后，在其里面放置一個屈伸致動器、伸指執行器和位置傳感器，這些驅動器一起來實現手指的運動：當它們受熱時，伸指執行器得到感應便會運動，同時屈伸致動器得到感應形成彎曲的形狀，這樣就逼真地模仿了肌肉運動。

　　電機箱被納入該結構中，以允許電流在執行器之間流動，最后再用SMA板和多級鑄造工藝構建手指的其余部分。該團隊采用了電阻加熱的過程（也被稱為焦耳加熱）使電流通過發熱導體。“伸指執行器加熱時，機器人手指伸直，屈伸致動器加熱時，手指彎曲。”研究人員解釋說，“因此，就是通過交替加熱和冷卻兩個驅動器來控制手指的彎曲和伸展。”

　　“因為SMA需要一個加熱和冷卻過程，這將是對技術的一個挑戰，例如即使強制空氣對流，也需要長時間為其降溫，使其回到正常溫度，”Engeberg解釋說，“正因為如此，我們團隊利用該技術可以裝置在水下機器人身上，因為在水下溫度下降速度更為快。為了適應水下環境，3D打印手指的頂部放置了熱絕緣體，有助于手指運動時冷卻驅動器。”在測試水下速度時，教授提出了一種新的改進的運算，同時，他指出，該手指如果被作為一個假肢使用的話，需要降低冷卻設備的限制。