德國馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所、奧地利約翰內(nèi)斯開普勒大學和美國科羅拉多大學博爾德分校的聯(lián)合團隊以軟體機器人的可持續(xù)性為重點,合作設計了一種基于明膠、油和生物塑料的完全可生物降解的高性能人造肌肉。相關論文22日發(fā)表在《科學進展》上。

生物聚酯食品包裝。圖片來源：馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所

用于垃圾收集的機器人抓手。圖片來源：馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所

研究團隊展示了這種可生物降解技術的潛力，在使用壽命到期時，這些人造肌肉可被丟棄在市政堆肥箱中，6個月之內(nèi)就會完全生物降解。

研究人員表示，加速發(fā)展的軟體機器人領域迫切需要可持續(xù)材料，特別是對于一次性應用，例如醫(yī)療手術、搜救任務和危險物質處理等。未來的機器人不會在產(chǎn)品壽命結束時堆積在垃圾填埋場，而是成為植物生長的堆肥。

研究團隊此次建造了一種名為HASEL的電動人造肌肉。HASEL像是充滿油的塑料袋，部分被一對電極覆蓋，通過在電極上施加高電壓讓其收縮，就像真正的肌肉一樣。HASEL變形的關鍵要求是構成塑料袋和油的材料都是電絕緣體，可承受帶電電極產(chǎn)生的高電應力。

研究表明，由一種特定材料組合制成的HASEL甚至能夠在數(shù)千伏電壓下承受10萬次驅動循環(huán)，而不會出現(xiàn)電氣故障或性能損失的跡象。

團隊稱，這種新材料系統(tǒng)出色性能的展示，意味著可生物降解材料將被視為構建機器人的可行選擇，更有望激勵其他材料科學家創(chuàng)造具有優(yōu)化電氣性能的新材料。

該研究是朝著軟體機器人技術范式轉變邁出的重要一步。隨著綠色技術的日益普及，使用可生物降解材料建造人造肌肉將為未來機器人技術鋪平道路。