提起機(jī)器人，我們印象里無論是美國波士頓動力研究出的可以跳舞翻滾機(jī)器人，還是科幻電影里的機(jī)器人管家，它們雖然可以做到模仿人類行走或者一些諸如摔倒起身等復(fù)雜的動作，但是它們無論如何仿生人類，我們看起來都是機(jī)械感十足，畢竟都是電動機(jī)+齒輪組合起來的智能機(jī)器人，它們和人類這種肌肉帶動起來的動作還是非常有差距的。

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不過，日本東京工業(yè)大學(xué)研究出的一種仿生機(jī)器人，可算是機(jī)器人界“泥石流”般的存在，不僅打破了原有機(jī)器人通過電機(jī)齒輪來驅(qū)動的傳統(tǒng)模式，甚至讓人一度懷疑真正仿生機(jī)器人是不是一開始研究的方向就錯了，這個東京工業(yè)大學(xué)研究出的仿生機(jī)器人到底有多天馬行空呢？

沒有電機(jī)齒輪的機(jī)器人，它卻動了起來

2014年的時候，日本東京工業(yè)大學(xué)就向外界透露出已經(jīng)成功研制出可以模仿人類肌肉纖維動作的纖維管，當(dāng)時這一消息并沒有引起太大的轟動，因為在仿生科學(xué)領(lǐng)域，成功模擬出了生物身上的特性并不是什么大新聞，但是隨后，這個大學(xué)將這一研究成果付諸實踐的時候，所有人驚呆了，令人難以置信的是，他們研究這種可以模仿人類肌肉纖維的纖維管，竟然依靠人造肌肉來制造仿生機(jī)器人。

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這個機(jī)器人的骨骼是按照人體骨骼結(jié)構(gòu)合成出來的，除了質(zhì)地較輕以外沒什么特殊的技術(shù)含量，關(guān)鍵是機(jī)器人身上的“肌肉纖維”，我想沒有人以前認(rèn)為一把把橡膠管就能帶動骨骼運動，但是這所大學(xué)的研究人員做到了，他們用一種納米級的網(wǎng)狀合成纖維附著在1.2毫米的橡膠軟管上，一把把的橡膠軟管完全模擬人體不同的肌肉群，通過不同捆束的橡膠軟管之間的相互配合，做到了踢球、抬胳膊等高難度的動作。

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雖然這個機(jī)器人目前來看還有很多的不足之處，比如說整個骨架依靠一根繩子吊起來才能保持直立狀態(tài)，動作雖然可以做到，但是特別的遲緩，動作的精確度也沒有機(jī)械傳動來的準(zhǔn)確，甚至所有的動作幅度都有隨機(jī)性，很多人覺得并沒有什么實際應(yīng)用的意義，但是，恰恰就是這個看似“腦洞大開”的設(shè)計，卻是機(jī)器人從硬邦邦的電機(jī)齒輪向柔軟的仿生人類邁出的一大步，畢竟談?wù)撘粋€嬰兒的強弱本身就沒有意義。

這神奇的人造肌肉是什么工作原理

人造肌肉這個概念其實在20世紀(jì)40年代就已經(jīng)出現(xiàn)了，不過當(dāng)時只是一個大概的課題，研究進(jìn)展真正突飛猛進(jìn)的還在近十幾年，原因是很多的特殊聚合體材料和智能材料如雨后春筍般研制成功，讓人造肌肉有了實踐的可能。

所謂的人造肌肉，就是一些材料在通電后表現(xiàn)出諸如伸縮、彎曲、扭動等各種復(fù)雜的狀態(tài)，這些材料活動起來很像自然界的肌肉，因而有了這個稱呼，準(zhǔn)確的說，這些新型智能高分子材料叫做電活性聚合物更為貼切。

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電活性聚合物主要分為離子型和電子型。電子型電活性聚合物是通過直流電場直接使材料發(fā)生變形動作，但是缺點是在收縮后需要比較大的電壓來使材料恢復(fù)原狀，而離子型電活性聚合物是由兩個電極和電解液組成，通電后根據(jù)離子的偏移來改變形狀，缺點是需要保持一定濕潤度以及變形程度不可控。

這下就理解了，為什么日本東京工業(yè)大學(xué)能通過一些橡膠管束，就能控制骨骼運動了，全都拜電活性聚合物材料所賜。

我國目前人造肌肉的研究水平如何

看到日本能造出這樣有想象力的仿生機(jī)器人，很多人會關(guān)心我國目前在這領(lǐng)域?qū)儆谑裁此剑档抿湴恋氖窃陔娀钚跃酆衔锊牧项I(lǐng)域我國一直沒有掉隊。

2019年的一期《科學(xué)》雜志刊登了一則美國、中國等科研團(tuán)隊合作開發(fā)的一種新型人造肌肉，這種新型聚合材料由碳納米管等材料通過“加捻”等工藝制作而成，通過附著在多種紡線上形成一種活性殼狀涂層，通電后，在只需要激活活性殼狀涂層，就可以驅(qū)動整個紡線。相比于以前需要激活整個紡線，這種工藝響應(yīng)速度更快、耗能更低、強度更大、選材更靈活，做到了平均收縮力是人體肌肉的40倍的巨大強度。

2021年1月29日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)等一系列國內(nèi)外大學(xué)又通過改進(jìn)離子型電活性聚合物，將碳納米管原有的雙極驅(qū)動，改造成了單極驅(qū)動，不僅解決的傳統(tǒng)雙極驅(qū)動碳納米管電容限制的問題，還大大降低了能耗，提高了效率。

結(jié)語

未來，隨著人造肌肉的不斷發(fā)展，仿生機(jī)器人做到和真人一樣靈活自然也不是不可能的事情，雖然技術(shù)現(xiàn)在相對來說比較落后，但是舉個例子，當(dāng)年萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)的時候，他們會想到如今的飛機(jī)能發(fā)展到如此程度嗎？還是那句話：談?wù)撘粋€嬰兒的強弱本身就沒有意義。