苏黎世联邦理工学院的研究人员最近开发出了用于机器人运动的人造肌肉。与以前的技术相比，他们的解决方案具有多个优势：它可以用于机器人需要柔软而不是刚性的任何地方，或者在与环境交互时需要更高灵敏度的地方。

许多机器人专家梦想建造的机器人不仅是金属或其他硬质材料和电机的组合，而且更柔软、适应性更强。

软机器人可以以完全不同的方式与环境互动。例如，它们可以像人类四肢一样缓冲冲击力，或者巧妙地抓住物体。这也将带来能源消耗方面的好处;如今的机器人运动通常需要大量能量来维持某个位置，而软系统也可以很好地存储能量。那么，还有什么比以人体肌肉为模型并尝试重建它更明显的呢?

因此，人造肌肉的功能是基于生物学的。与天然肌肉一样，人造肌肉也会响应电脉冲而收缩。然而，人造肌肉不是由细胞和纤维组成，而是由一个充满液体(通常是油)的小袋组成，其外壳部分被电极覆盖。

当这些电极接收到电压时，它们会聚集在一起并将液体推入袋子的其余部分，袋子会弯曲，从而能够举起重量。单个小袋类似于一束短的肌肉纤维;其中几个可以连接起来形成一个完整的推进元件，也称为执行器或简称为人造肌肉。

电压过高

开发人造肌肉的想法并不新鲜，但到目前为止，实现它还存在一个重大障碍：静电执行器只能在6,000至10,000伏特的极高电压下工作。这一要求有几个影响：例如，肌肉必须连接到大型、高电压放大器;他们不在水中工作;而且它们对人类来说并不完全安全。

苏黎世联邦理工学院机器人学教授RobertKatzschmann与Stephan-DanielGravert、EliaVarini和其他同事一起开发了一种新的解决方案。他们在《科学进展》杂志上发表了他们的人造肌肉版本，该版本具有多种优势。

格拉弗特是卡茨施曼实验室的科学助理，他为这个袋子设计了一个外壳。研究人员将这种新型人造肌肉称为HALVE执行器，其中HALVE代表“液压放大低压静电”。

“在其他执行器中，电极位于外壳的外侧。在我们的执行器中，外壳由不同的层组成。我们采用了高介电常数铁电材料，即可以存储相对大量电能的材料，并将其与“一层电极。接下来，我们在其上涂上一层聚合物外壳，该外壳具有优异的机械性能，并使袋子更加稳定，”Gravert解释道。

这意味着研究人员可以降低所需的电压，因为铁电材料的介电常数要高得多，尽管电压较低，但仍可以产生很大的力。Gravert和Varini不仅共同开发了HALVE执行器的外壳，而且还在实验室中自行制造了执行器以用于两个机器人。

这些机器人示例之一是一个11厘米高、带有两根手指的抓手。每个手指均由HALVE执行器的三个串联袋移动。小型电池供电电源为机器人提供900伏电压。