科學貓科普：人造肌肉可以自我修復，真正的終結者就快來了
兩年前，一個科學家小組在一所大學的地下室里聚在了一起。他們中的很多人從來沒有合作撰寫過論文，他們的研究資金來自於學校的啟動經費。
談到大自然，科羅拉多大學博爾德分校的科學家著手設計出一種廉價、靈活和強壯且栩栩如生的肌肉。他們於1月5日分別在《科學》與《科學機器人》雜誌上發表論文介紹了機器人系統「HASEL」，它是一種創造運動的人造裝置，並具有自我修復的潛力。
一位科羅拉多大學博爾德分校大學院長在一份聲明中說：「（科學家們）正在幫助開創可用於改善人們生活和福祉的靈活、更人性化機器人的未來。
過去，假肢和其它機器人材料通過笨重的泵、閥門和管子而變硬，而雖然一些肌肉替代品是柔性的，但卻不能承受電脈衝。 但UC博爾德的凱普林格研究小組已經創造了一種多功能的、會自我修復的肌肉。這個系統和章魚一樣靈活，像大象一樣強壯，像蜂鳥一樣快。通過這項技術，團隊希望能夠最終設計出能夠模仿人體運動的全身機器人。
加州大學博爾德分校的機械工程教授克里斯托夫·凱普林格（Christoph Keplinger）說：「我們基本上已經把這兩種方法中的最好的方法融合到了一項新技術中。」
運動產生的裝置被稱為「液壓放大自愈靜電」致動器，簡稱HASEL（發音為「hey-zuhl」）致動器或肌肉。無泵裝置是由和製造薯片袋子相同的廉價塑料製成，並填充有類似於菜籽油的電絕緣液體。當電壓通過它們時，裝置改變形狀，並且通過這種油實現自我癒合。
科學論文的主要作者埃里克·阿克梅（Eric Acome）指出：「用兩根電線就可以控制電極。 我們不需要有某種外部設備。」
研究概述了這種超薄、透明、靈活的肌肉的不同應用。一種設計是在其兩側放置電極的甜甜圈形肌肉。當裝置通電時，其內部的油運動，改變其形狀以模擬抓取。
The researches outline different applications of the muscle, which is thin, transparent, and flexible. One design is a donut-shaped muscle with electrodes placed on either side of it. When the device is electrified, the oil inside it moves, changing its shape to mimic gripping.
另一種肌肉設計由彈性離子導體製成，內部帶有液體袋。當施加電時，肌肉痙攣，可以提升一加侖水（約3.9L）或彎曲機械臂。
另一種被稱為Peano-HASEL傳動裝置的設計由三個串在一起的矩形小袋組成。充液裝置在電壓的作用下收縮，就像生物肌肉一樣。這個運動是如此溫柔，它可以抓住豐滿的覆盆子或生雞蛋，而不會粉碎它們。
《科學機器人》的主要作者尼克·凱拉里斯（Nick Kellaris）說，其中一台Peano-HASEL設備的成本只有10美分。如果設計規模擴大，凱普林格補充說，生產這些設備的成本可能不到一分錢。
與過去的設計不同，HASEL肌肉內部的油可以承受電流。這使耐用裝置具有自我修復的潛力。塑料外殼不能自我修複眼淚，但凱普林格說，創造一個自我修復的外殼是研究的下一步。
人造肌肉可以減少龐大的金屬機器人的尺寸，並且給它們更像人的動作。由於材料的多功能性，合著者謝恩·米切爾（Shane Mitchell）說肌肉可以針對特定的應用而設計，比如假肢。米切爾說：「你可以把它們想像成一個前臂，然後它們可以控制一個假手的手指。」
HASEL還可以幫助創造人造的人體組織和器官。加州大學博爾德分校的科學家們已經在開發一種人造小腸，可以幫助醫生進行培訓，並且可以用來測試新的醫療措施。阿克姆說，憑藉其抓取能力，肌肉也可以在食品處理和包裝方面有所幫助。
該團隊已經在研製新的HASEL執行器，這些執行器的電壓電平比之前研究中列出的要低五倍。在論文中發表的電壓與靜電可能產生的低電流衝擊類似，對人類來說並不危險。「我們希望創造更逼真的機器人，」 凱普林格說。
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