电液纤维肌肉(Electrofluidic Fiber Muscles
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Science Robotics:MIT等开发突破性人造肌肉,2毫米粗可举200倍自重,可织成“动力外衣”
机器人大讲堂· 2026-03-28 17:05
电液纤维肌肉(EFMs)的技术突破 - 研究团队开发出直径仅1-2毫米的电液纤维肌肉,收缩应变可达20%,响应时间不到0.3秒 [12] - 该人工肌肉的平均功率密度达到50W/kg,与人体骨骼肌相当 [8][12] - 系统采用闭环设计,无需外部液体储存器,可直接由电能驱动,实现静音运行 [4][12] 电液纤维肌肉(EFMs)的性能演示 - 一个快速杠杆臂能在0.3秒内发射物体,将乒乓球弹射到24厘米高 [12][19] - 一个重22克的肌肉束能举起4.25公斤重物,相当于其自重的200倍以上 [2][12][20] - 编织肌肉能让机械臂弯曲42度,并保持柔顺性以完成人机握手 [12][21] 核心技术:偏压(Bias Pressure)的优化 - 在系统中预充介电液体,保持75 kPa的偏压时,系统性能达到最优 [15] - 偏压防止了空化现象,使系统能承受的电场强度是无偏压时的200% [16] - 在5N负载下,75 kPa偏压使收缩应变从不到2%提升到超过6%,增加了三倍 [16] - 偏压使肌肉具有背驱动性,这对于人机交互至关重要 [16] 模块化设计与应用潜力 - 通过调整纤维泵和McKibben驱动器的数量与排列,可为不同任务定制性能 [18] - 串联的泵数量决定最大压力,而并联的泵数量决定最大流量 [18] - 通过调节驱动器与泵的比例,可在力量和速度之间权衡,例如将驱动器从10个减至2个,响应时间缩短了42% [23] - 纤维形态使这些肌肉可以像纺织品一样编织、捆绑或排列,为可穿戴机器人、灵巧操作手和仿生系统开辟新可能 [6][23]