致力于“下一代人工智能和机器人核心技术开发”的新能源和工业技术开发组织(NEDO)和中央大学利用用于人造肌肉的橡胶的拉伸结晶特性来防止扩散, 成功将人造肌肉的寿命延长了 100 倍。

 体戴式辅助装置中使用的驱动装置之一是“轴向纤维增强人造肌肉”。这是一种将沿轴向排列的增强纤维插入橡胶管中,当施加空气压力时,它沿径向膨胀并沿轴向收缩的结构。此外,它轻便灵活,比一般人造肌肉具有更好的收缩特性。但缺点是变形大,容易因橡胶变质而产生裂纹,寿命短。

 当橡胶因外应力而产生应变时,当达到一定应力时,橡胶分子链最薄弱的部分被切断,对相邻的分子链施加很大的载荷,下一个分子链被切断。通过重复此操作,裂纹扩展并最终破裂。但是,利用橡胶的拉伸结晶特性,通过拉伸形成的结晶层可以防止裂纹的蔓延,延长橡胶材料的使用寿命。

 在实验中,将橡胶拉伸至其原始长度的 3 至 4 倍以上,观察到结晶层的形成。因此,研究小组控制人造肌肉,使橡胶始终被拉伸到一定程度或更多,以保持晶体层。传统上,当膨胀和收缩的次数达到数百到数千时它就会断裂。目标是佩戴者每天可以操作1小时并且可以使用大约一年的5次,但开发的控制方法使其可以扩展和收缩超过1次。

 由此,能够实现轻量、高输出、安全性高、形状自由度高的用途广泛的辅助装置。未来,它的目标是将其应用于可变粘弹性下肢辅助矫形器。

参考:【新能源产业技术开发机构、国家研究开发公司】成功将人造肌肉的寿命提高了100倍-旨在应用于身体佩戴的辅助矫形器-

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