哥伦比亚大学的研究人员展示了用 3D 打印来制造人造肌肉的方法，可提起自身重量 1000 倍的重物。
去年 HBO 的美剧《西部世界》为我们呈现了一个高度拟人化的机器人主题乐园，在虚拟的乐园中真实人类和机器人几乎无法区分，这一切的背后其实是高度成熟的机器人制造技术。《西部世界》片头中，机器人的身体组织都由专业机器来制造，而现在，来自哥伦比亚大学的研究人员也展示了用 3D 打印来制造人造肌肉的方法。
拟人机器人的困局
这些年来对于机器人的研究主要集中在智能化上，也就是让机器人拥有和人类一样的大脑，但直到今天我们还未看到一个高度拟人的机器人，其中一个原因就是，机器人的身体仍是机械的。现在这个难题终于被克服，新的人造肌肉可以被塑造为各种形状，并且还能够举起自身重量 1000 倍的重物。
由于无法满足高致动性和应变力的需求，大部分材料都不能代替软体肌肉组织，现有的软性材料通常是用气动或液压的方式来使其弹性表皮膨胀，这种方式需要外部的压缩机和调压设备支持。这些组件占用了大量的空间，很难用这些材料制造独立的小型机器。
用 3D 打印制造人造肌肉
为了让人造肌肉能够有高应变能力和适应性，研究人员用硅胶基质作为合成材料，有乙醇分散在微气泡中。这种解决方案结合了其他材料弹性大和可塑性强的特点，同时制造成本较低，由环保材料制成。新的人造肌肉应变能（物体在发生形变时贮存于其中的能量）比正常肌肉大 15 倍，可提起自身重量 1000 倍的重物。
用 3D 打印机制作出所需形状后，人造肌肉需要连接薄膜电阻丝以低功率启动。经过多种机器人的实际应用测试，表现出了十分强大的伸缩和运动能力，当电加热到 80℃时，可以膨胀到九倍大小。通过计算机控制，独立部件几乎能完成所有设计的运动任务。
软体机器人的未来
受生物体的启发，软体机器人在需要与人类接触和互动的领域有着巨大的前景，如制造业和医疗保健领域。与刚性机器人不同，软体机器人能够模仿人类的自然动作，被操纵进行运动，执行一些精细操作或抓取软的物体，提供医疗和其它类型的帮助。（我们之前还报道过 Grabit 用静电吸附的方式抓取材料。）
研究人员提到：「我们的软性材料可以被用于制造拥有强大力量的人造肌肉，它可以被拉伸、弯曲、扭转和支撑，这是和天然肌肉最接近的人造材料。」
研究人员的下一步是用导电材料来代替现在的电阻丝，这样可以加快肌肉的响应时间，延长使用周期。从长远来看，他们还计划用 AI 来控制肌肉运动，这是机器人模仿人类运动的一个重要进步，为高度拟人化的机器人到来奠定了基础。
头图来源：《西部世界》剧照
