美國科學家近期研發了一種新型的空氣驅動人工肌肉，這些肌肉能夠讓機器人舉起自重的 100 倍，無需依賴笨重的馬達和外部電源系統。這項研究由亞利桑那州立大學（ASU）的博士生 Eric Weissman 領導，探索了模仿生物的機器人肌肉，旨在突破傳統馬達驅動系統的限制。這些人工肌肉使機器人能夠在極端條件下運行，包括沸水和磨蝕性環境，並幫助機器人克服大多數機器運行時的障礙物，同時仍能舉起自重的 100 倍。
Weissman 表示，我們開發了一種新型的人工肌肉，模仿真正的肌肉。雖然之前已經存在生物啟發的肌肉，但我們使它們變得更加多功能、輕便且更有力。大多數現代四足機器人依賴馬達，這使它們變得笨重、僵硬且活動受限。然而，這種新型的螺旋各向異性強化聚合物（HARP）致動器則模仿自然肌肉的收縮和擴張，具有靈活、輕便和幾乎無聲的特點。
這些肌肉看起來像小管子，像是螺旋形的意大利麵 Cavatappi，Weissman 解釋說，僅需少量空氣就能讓肌肉擴張和收縮。由於其多功能性和適應性，研究團隊能夠顯著降低所需的壓力，這使得我們能夠製造出一種能夠獨立行走的機器人，並將其所需的一切都攜帶在身上。
不過，這項工作的目標不僅是為特定任務設計生物啟發的肌肉，而是提供一個廣泛的框架，使新技術能夠應用於多種低成本的應用。Weissman 說，在災難救援中，柔性機器人將能夠在瓦礫或倒塌的建築物中移動，以尋找生還者。他補充說，這些機器人的靈活性使其能夠適應狹小的空間而不造成進一步的損壞。
HARP 致動器可以承受極端的高溫，因此，根據團隊的說法，它們可以用於工業沖洗、海洋探險以及在熱噴口附近進行樣本收集。此外，其靈活性、旋轉和抓取能力也使其非常適合農業和工業應用。該團隊已通過 ASU 的 Skysong Innovations 提交了一項臨時專利，並獲得了 NVIDIA 學術獎勵以支持該項工作。
實驗室還開發了一種受到大象鼻子啟發的仿生機器手臂，能夠輕鬆地繞過障礙物，其柔軟和靈活的設計使其非常適合精細的工業任務和與人類的緊密互動。ASU 的助理教授 Jiefeng Sun 和機械工程博士生 Jiahe Wang 共同操作這款仿生柔性機器手臂。
同時，該團隊還建立了一種可穿戴的背部支撐裝置，結合了柔性材料和可調助力，幫助減少重物搬運時的壓力，同時保持輕便和舒適。Jiefeng Sun 表示，這些肌肉可以應用於農業、工業、醫療、家庭任務，甚至未來的太空任務。通過使用太空級材料，我們可以為專為宇航員及他們所帶入太空的機器人設計的設備提供靈活性和運動便利。這項研究已發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。
