摘要：哥倫比亞大學的研究人員展示了用 3D 列印來製造人造肌肉的方法，可提起自身重量 1000 倍的重物。

去年 HBO 的美劇《西部世界》為我們呈現了一個高度擬人化的機器人主題樂園，在虛擬的樂園中真實人類和機器人幾乎無法區分，這一切的背後其實是高度成熟的機器人製造技術。《西部世界》片頭中，機器人的身體組織都由專業機器來製造，而現在，來自哥倫比亞大學的研究人員也展示了用 3D 列印來製造人造肌肉的方法。

擬人機器人的困局

這些年來對於機器人的研究主要集中在智能化上，也就是讓機器人擁有和人類一樣的大腦，但直到今天我們還未看到一個高度擬人的機器人，其中一個原因就是，機器人的身體仍是機械的。現在這個難題終於被克服，新的人造肌肉可以被塑造為各種形狀，並且還能夠舉起自身重量 1000 倍的重物。

由於無法滿足高致動性和應變力的需求，大部分材料都不能代替軟體肌肉組織，現有的軟性材料通常是用氣動或液壓的方式來使其彈性表皮膨脹，這種方式需要外部的壓縮機和調壓設備支持。這些組件佔用了大量的空間，很難用這些材料製造獨立的小型機器。

用 3D 列印製造人造肌肉

為了讓人造肌肉能夠有高應變能力和適應性，研究人員用硅膠基質作為合成材料，有乙醇分散在微氣泡中。這種解決方案結合了其他材料彈性大和可塑性強的特點，同時製造成本較低，由環保材料製成。新的人造肌肉應變能（物體在發生形變時貯存於其中的能量）比正常肌肉大 15 倍，可提起自身重量 1000 倍的重物。

用 3D 印表機製作出所需形狀後，人造肌肉需要連接薄膜電阻絲以低功率啟動。經過多種機器人的實際應用測試，表現出了十分強大的伸縮和運動能力，當電加熱到 80℃時，可以膨脹到九倍大小。通過計算機控制，獨立部件幾乎能完成所有設計的運動任務。

軟體機器人的未來

受生物體的啟發，軟體機器人在需要與人類接觸和互動的領域有著巨大的前景，如製造業和醫療保健領域。與剛性機器人不同，軟體機器人能夠模仿人類的自然動作，被操縱進行運動，執行一些精細操作或抓取軟的物體，提供醫療和其它類型的幫助。（我們之前還報道過 Grabit 用靜電吸附的方式抓取材料。）

研究人員提到：「我們的軟性材料可以被用於製造擁有強大力量的人造肌肉，它可以被拉伸、彎曲、扭轉和支撐，這是和天然肌肉最接近的人造材料。」

研究人員的下一步是用導電材料來代替現在的電阻絲，這樣可以加快肌肉的響應時間，延長使用周期。從長遠來看，他們還計劃用 AI 來控制肌肉運動，這是機器人模仿人類運動的一個重要進步，為高度擬人化的機器人到來奠定了基礎。

頭圖來源：《西部世界》劇照

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