仿生工程速度机器人肌肉

大型和微型机器人都可能会去任何地方过热,寒冷,危险,小或遥远的地方,以至于人们无法执行任何数量的重要任务,从修复泄漏的水管到将血管缝合在一起。

现在马萨诸塞州理工学院(MIT)由西德尼·伊普(Sidney Yip)教授领导的研究人员提出了一种新理论,该理论可能消除了这些目标的一个障碍 - 对执行此类任务的“人造肌肉”的速度和控制有限。目前,机器人肌肉的移动速度比我们的肌肉慢100倍。但是使用YIP实验室的新理论的工程师可以提高这些速度 - 使机器人肌肉比人类肌肉快1000倍 - 几乎没有额外的能量需求,并且更简单的设计额外的好处。这项研究出现在11月4日的《物理评论》杂志上。

在这种情况下,机器人肌肉是指可以激活以执行任务的设备,例如通过拉动火警杆激活的洒水器,核工程和材料科学与工程学教授YIP解释说。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

在过去的几年中,工程师制造了从共轭聚合物中启动或驱动机器人装置的人造肌肉。YIP实验室的博士后助理Xi Lin说:“共轭聚合物也称为导电聚合物,因为它们可以像金属线一样携带电流。”(橡胶和塑料等常规聚合物是绝缘子,不导电。)

如果可以将电荷发送到聚合物链中的特定位置(电荷密度波)的形式,则可以按照指令进行操作。Yip补充说,孤独波的孤独感是“像海浪一样,可以长距离行驶而不会分解。”(参见图。)孤子是高度移动的电荷载体,由于聚合物的特殊性质(一维链特征)而存在。

科学家已经知道,孤子使导电聚合物能够传导电力。林的工作试图解释这些材料如何激活设备。欧洲杯足球竞彩这项研究很有用,因为到目前为止,由于不知道该机制而受到阻碍的科学家一直在以round绕的方式制作传导聚合物,并通过沐浴(掺杂)带有离子扩大聚合物体积的材料。欧洲杯足球竞彩人们认为这种扩展可以赋予聚合物的力量,但也使它们变得沉重而缓慢。

林发现,添加离子是不必要的,因为从理论上讲,在导电聚合物上闪耀特定频率的光可以激活孤子。没有添加离子的额外重量,聚合物可以更快地弯曲和弯曲。这种快速运动会引起高速致动,即激活设备的能力。

为了得出这些结论,Lin从基本原理中工作,以了解控制共轭聚合物的物理机制,而不是使用实验数据来开发有关其工作方式的假设。他从Schrödinger's方程式开始,这是量子力学的标志,描述了单个电子的行为(其波浪函数)。但是解决长长的电子行为的问题是另一个问题,需要长时间复杂的分析。

在这里,一个孤子(带红色和蓝色条纹的斑点)沿着导电聚合物链(用于氢和碳的含水和黄色)移动。孤子斑点会导致链中的局部弯曲。使聚合物启动的传统方法是用红点代表的钠等离子(例如钠)将材料涂上。图片提供 / YIP实验室
在这里,一个孤子(带红色和蓝色条纹的斑点)沿着导电聚合物链(用于氢和碳的含水和黄色)移动。孤子斑点会导致链中的局部弯曲。使聚合物启动的传统方法是用红点代表的钠等离子(例如钠)将材料涂上。图像礼貌 /YIP实验室

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