“智能肌肉”讓人造手更靈敏能用于機器人又可制新型義肢

　　德國薩爾蘭大學的科研小組近日制造出一種裝備了形狀記憶合金“肌肉”的人造手，它比目前的人造手更加靈活輕盈。手上的“肌肉纖維”由成束的超細鎳鈦合金絲組成，能繃緊、能彎曲，讓人造手能執行更為精確的運動。這一技術將來既可用在工業機器人上，也能制作新型義肢。該小組將在4月13日至17日的德國漢諾威工業博覽會上演示人造手的模型。

　　據相關報道，科研小組由薩爾蘭大學和機電與自動化技術中心教授斯戴芬·希萊克領導。他們將形狀記憶鎳鈦合金拉成直徑與頭發相仿的細絲，仿照人類的肌肉結構，把合金絲組成一束一束，用多股合金絲連接手指關節，模擬肌肉纖維做成手指的正面屈肌和背面伸肌，且能迅速地收縮和舒張。

　　希萊克說，“形狀記憶”合金是指這種金屬能“記得”自己的形狀，在變形后能恢復成原來的樣子。“鎳鈦合金的這種特性來自其內部的相位變化。比如合金絲在變暖時會導電，材料會改變晶格結構，使它像肌肉那樣收縮。”

　　目前工業生產線上的人造手要依賴許多復雜的支持技術和其他設備裝置工作，如電動機或氣動裝置，變得笨重不靈活，有噪音且造價昂貴。“相比之下，用智能肌肉制造的工具無需附加設備，輕巧靈活，適應性強而無噪音，生產成本也相對較低。”希萊克說，“在所有已知的驅動機械中，合金絲的能量密度最高，能在嚴格限制的空間里完成高強度的運動。”

　　參與研究的工程師菲羅蒙娜·西莫尼說：“在施加一個很強的拉力時，這些合金絲束能迅速地收縮和舒張。這種表現的原因是快速冷卻，因為大量金屬絲表面積更大，使熱量能迅速擴散。一束很細的絲線能承受相當于人類肌肉快速收縮和拉伸的力量，所以，我們能實現迅速平穩的手指運動。”

　　用形狀記憶合金絲做肌肉的另一個效果是，當人造手正在執行一個特定動作時，如果受到阻礙，它能以很自然的方式作出反應。這意味著人類能和人造手“攜手”工作。合金絲的相對運動由一個半導體芯片控制，能完成精確的運動。這一系統不需要傳感器。“合金絲材料本身就有傳感屬性。”希萊克說，“控制器能識別電阻檢測數據，從而知道合金絲在任意時刻的確切位置，使手和手指能精確活動。”

　　研究人員希望繼續研究手部運動模型，探索形狀記憶合金絲的傳感屬性等，以進一步開發人造手原型，改良其模擬人手的方式。