新闻概要

近日，德国马克斯·普朗克研究所和美国科罗达多大学博尔德分校的科研团队，结合蜘蛛的关节液压驱动原理，成功设计出一种新型机器人关节驱动装置——软关节电动液压驱动器（SES）。这一创新为机器人关节驱动技术带来了革命性的突破，特别适用于软体机器人领域。

创新驱动器的特点：

1. 集成性：SES驱动器可以直接集成在关节处，无需额外的笨重组件和连接器，便于小型物体的抓取。
2. 高效性：与高性能电磁驱动器相比，SES驱动器表现出色，能耗低，适用于高速和高功率输出需求。
3. 先进性：论文《受蜘蛛启发的，可用于快速驱动柔软关节的电动液压驱动器》详细介绍了这一技术，并已在《Advanced Science》杂志上发表。

蜘蛛关节的启发：

蜘蛛通过液压方式驱动其腿部运动的独特优势，为机器人关节设计提供了灵感。蜘蛛关节的液压系统，包括坚硬的外骨骼、符合要求的关节分割以及柔软的波纹管膜，使得其能在不同环境下有效互动。

技术挑战与解决方案：

• Peano-HASEL驱动器：使用导电液体驱动，通过电极和内部液体的相互作用实现关节运动。然而，将其集成到分布式关节系统中面临挑战。
• 袋状电机：通过分布式设计和机器人关节控制，提供了一种连接方法，但在空气网络分配上存在局限性。

SES驱动器的创新：

• 轻量化设计：采用由薄塑料薄膜制成的柔性袋，填充液体电介质，通过静电力产生液压动力，实现关节快速连接和轻便操作。
• 高效性能：演示高达24Hz的滚转频率，比扭矩高达21.2N.m.kg^-1，能量消耗低，具有反驱动能力。
• 多功能应用：可用于制作多节假肢式机器人和三指抓手机器人，展示其在小型机器人系统中的多功能性和高效性。

材料创新与成本效益：

SES驱动器的关键部件使用塑料食品包装材料，不仅成本低廉，且易于延展和在不同几何形状中使用，为机器人设计提供了关键品质。

结论

SES驱动器的问世，标志着软体机器人领域的一次重大突破，其高效、轻便、多功能的特性，为小型机器人系统提供了强大的动力源，预示着在微型机器人领域的广泛应用前景。这一技术的创新不仅提升了机器人关节驱动的性能，还拓展了材料应用的边界，为未来的机器人技术发展开辟了新路径。