美国麻省理工学院研发电液纤维肌肉 功率密度达50瓦每千克
2026-04-10 15:50
来源:麻省理工学院
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美国麻省理工学院与意大利巴里理工大学的研究团队开发出一种新型电液纤维肌肉,将微型电流体动力学泵与薄型McKibben致动器集成于闭合流体回路中,无需外部储液罐即可实现静音驱动。相关成果发表于《科学·机器人学》期刊。

 图中展示了一对电液纤维肌肉。这些毫米级、轻巧的装置由电力驱动,运行安静且无需连接线,无需传统流体致动器所需的笨重外部硬件,即可实现类似肌肉的运动性能。

电液纤维肌肉直径约2毫米,收缩应变达20%,响应时间0.3秒,功率密度约50瓦每千克,与人体骨骼肌相当。研究团队采用拮抗配置——两个McKibben致动器连接于纤维泵两端,一侧收缩时另一侧延伸并充当储液器。该电液纤维肌肉由电力直接驱动,摆脱了传统流体致动器对外部液压基础设施的依赖。

偏压设置是系统稳定运行的核心。实验显示,75千帕偏压下性能最优:偏压防止泵入口处液体空化,使工作电压提升200%;利用致动器非线性压力-行程响应,同等压力下收缩应变提升三倍。巴里理工大学教授维托·卡库乔洛表示:“我们开发了分析模型,为特定任务选取泵、致动器与偏压提供设计工具。”

团队展示了三种电液纤维肌肉配置:快速杠杆以180毫米每秒速度在0.3秒内弹射物体;强力肌肉束重22克,举起4公斤重物,收缩行程30毫米;编织肌肉弯曲机械臂40度,柔顺性支持人机握手。肌肉可像纱线般编织捆绑,为可穿戴外骨骼与辅助设备提供新方案。

出版详情:作者:OK Afsar等人,标题:《电流体纤维肌肉》,发表于:《科学机器人》(2026)。期刊信息: 《科学机器人学》

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