为了使机器人在战斗中更有效、更多才多艺,研究人员正试图了解肌肉分子生活功能的价值,以及需要复制的基本力学,以便人工实现由负责肌肉收缩的蛋白质产生的能力。

生物纳米马达,像沿着肌动蛋白网络移动的肌凝蛋白,负责所有生命形式的大多数运动方式。因此,人造纳米马达的发展可能会改变机器人研究领域的游戏规则。目前正在进行研究,以确定一种能让人造纳米马达利用布朗运动的设计。布朗运动是指粒子在温暖的环境下会剧烈运动的特性。

发展这些基本的力学是在合成生物学、机器人技术、动力学和控制工程等新方向上做出明智决定的必要基础步骤。例如,通过控制一个简单的杠杆手臂设计的不同几何特征的刚度,研究人员使用布朗运动使纳米马达更有能力达到创建直线运动的期望位置。纳米尺度的特性在宏观尺度上转化为更高效的驱动,这意味着机器人可以在更长的时间内为战士做更多的事情。

布朗运动的能力踢一个拴在粒子从一个不利的弹性一个有利的位置,在能源生产方面的分子马达,已经说明了在组件级别,人工马达的设计至关重要的一步,像生物公司提供相同的性能。这些模型将是分布式执行器设计中不可或缺的一部分,这些执行器是无声的,具有低热量特征,并且是高效的——这些特征将使机器人在现场更具影响力。

驱动器是无声的,因为肌肉在驱动时不会发出很多噪音,尤其是与马达或伺服相比。它们之所以是冷的,是因为在肌肉中产生的热量远远少于一个类似的马达;它们之所以是高效的,是因为分布式化学能模型和布朗运动的潜在逃逸的优点。

受动物肌肉中的生物分子机器启发的致动器应用包括仿生机器人、纳米机器和能量收集。

欲了解更多信息,请致电陆军研究实验室公共事务办公室301-394-3590。


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本文首次发表于2020年3月号yabovip16.com杂志。

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