机器人“增肌”不靠蛋白粉，人造肌肉了解一下？

2018-06-05 14:35

·谜之材料类

剩下的就用各种各样稀奇古怪的材料模仿肌肉组织的构成，然后利用热能、电能等等形式发力了。

例如德克萨斯大学的纳米科技专家利用“纺线”的形式把纳米纤维导管组成肌纤维，再在纤维导管中加入石蜡导热，通过石蜡的热胀冷缩促使肌肉运动。除了纳米纤维之外，还有记忆合金丝、压电陶瓷等等各种各样稀奇古怪的材料。但这些材料大多只能保证伸缩性，却不能保证效能和成本。

哪些机器人已经长出肌肉了？

虽然关于人造肌肉的研究很多，但我们目前一般只能在两个领域见到人造肌肉在机器人身上的应用。

一类是机械外骨骼。

气动人造肌肉凭借材料轻便、柔软舒适两大优势成为了机械外骨骼中最受欢迎的动力装置。

但问题是气动人造肌肉的动力源并不便于携带和移动，也不能像电力驱动那样通过充电来增强便携性。这就导致气动人造肌肉驱动的机械外骨骼提供的动力和使用场景总要有所局限，比如固定在某一地点使用，或者仅仅在手部、腿部等部位进行小规模应用。

但即使如此，气动人造肌肉也已经有很高的实用性了。比如可以在快递小哥短距离搬运物体时进行支撑，或者作为手部、腿部康复设备使用。

另一类则是软体机器人。

为了保证灵活性和伸缩性，人造肌肉应用的柔软材料和软体机器人不谋而合，甚至应该说正是因为有人造肌肉的研究进展，软体机器人的出现和应用才能成为可能。

机器人的应用场景分为两种，一种是结构化场景，例如工业生产。我们已经知道了机械手和车床之间的所有距离数据，可以实现精准控制。另一种则是非结构化场景，比如复杂空间的勘探。我们所掌握的数据很少，无法进行精准控制，这时柔软灵活的机器人在行动时就拥有更多优势。

不过目前软体机器人如果单纯靠人造肌肉驱动也会有很多问题，比如电极连通材料或温度变化影响材料的控制精密度都有限，一个只会胀大缩小的机器人在实际应用时用处都不大。很多时候还是要依靠机械装置和人造肌肉一齐驱动。

有肌肉的机器人……

可能离我们还很远

其实我们很难在机器人身上看到人造肌肉应用的最关键原因，还是因为我们现在需要的是精密的机械控制。

机械手严密的按照每一个步骤进行工作、扫地机器人会为自己设定下严格的行进路线……换句话说，现在的机器人还是太不智能了，几乎没有容错机制，自然也应用不上人造肌肉灵活弹性的优点。即使今天深度学习有所发展，大多也是通过高频高效的计算来给机器人输出灵活而严密的指令。

不过有趣的是，当初容错性较高的模糊控制理论之所以没能很好的发展，一部分原因就是机械驱动和金属材料在模糊控制下容易出现事故。

相信未来随着模糊控制理论的发展，未来我们也许会允许一个小机器人在房间里四处乱转来熟悉环境，人造肌肉就会派上用场。

当然，目前人造肌肉本身的造价、工作效率、控制能力尤其是工业化程度也比不上机械驱动。或许未来当人造肌肉逐渐走出实验室，总有一天钢铁和塑料不再会是机器人的全部。

文｜脑极体

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