科学家用记忆合金3D打印仿真机器人手指

2015-10-14 15:11:37 作者：本网整理来源：

　　来自佛罗里达大西洋大学的研究人员推出了新的3D打印机器人手指，为“指纹”赋予了全新的意义，由形状记忆合金（SMA）制成的仿生手指，外观和动作几乎和真人的手指一样。

　　该项目是由佛罗里达大西洋大学海洋和机械工程系的Erik Engeberg教授领导研发的，Engeberg的生物机器人实验室FAU主要是致力于研究机器人、假肢、控制器的设计和生体模仿学。该仿生机器人手指主要用了SMA， 3D CAD模型和3D打印机来共同完成。

　　“我们已经可以训练我们的机器人手指模仿像人的手指那样做屈伸运动。”Engeberg教授解释说。“我们设计的机器人手指具有重量轻、灵巧、有力的特点，所以最终也可以作为一个假肢装置使用。”

　　为了创造最逼真的模型，该团队甚至在线购买了一个手指的3D模型，然后再利用3D打印机打印出实体模型，其中包括手指模型的内部和外部。在手指模型被3D打印出来后，在其里面放置一个屈伸致动器、伸指执行器和位置传感器，这些驱动器一起来实现手指的运动：当它们受热时，伸指执行器得到感应便会运动，同时屈伸致动器得到感应形成弯曲的形状，这样就逼真地模仿了肌肉运动。

　　电机箱被纳入该结构中，以允许电流在执行器之间流动，最后再用SMA板和多级铸造工艺构建手指的其余部分。该团队采用了电阻加热的过程（也被称为焦耳加热）使电流通过发热导体。“伸指执行器加热时，机器人手指伸直，屈伸致动器加热时，手指弯曲。”研究人员解释说，“因此，就是通过交替加热和冷却两个驱动器来控制手指的弯曲和伸展。”

　　“因为SMA需要一个加热和冷却过程，这将是对技术的一个挑战，例如即使强制空气对流，也需要长时间为其降温，使其回到正常温度，”Engeberg解释说，“正因为如此，我们团队利用该技术可以装置在水下机器人身上，因为在水下温度下降速度更为快。为了适应水下环境，3D打印手指的顶部放置了热绝缘体，有助于手指运动时冷却驱动器。”在测试水下速度时，教授提出了一种新的改进的运算，同时，他指出，该手指如果被作为一个假肢使用的话，需要降低冷却设备的限制。