当地时间2022年8月31日，意大利利古里亚大区热那亚，意大利科学家近日制造出了3D打印的气动手部肌肉，可以根据需要伸展和收缩。这是由意大利热那亚理工学院和比萨圣安娜高等学校的研究人员设计的GRACE执行器。研究人员在最初的演示中展示了该驱动器的多功能性，一个由18种不同的GRACE执行器组成的气动手（能够收缩和拉长的执行器），被3D打印出来。



意大利研究人员展示了执行器的多功能性，这是一个由18种不同GRACE组成的气动手，采用单一打印工艺制造。

研究人员利用商用3D打印机经一次打印过程制造出了气动手，并展示了GRACE的特性。打印气动手所用的材料是一种软树脂，包含18个不同大小和形状的GRACE，因此只需十分之几帕的压力，就可弯曲手指、扭转手掌和旋转手腕。气动手重约100克，大小与人手相当。 全新的设计使气动手可支撑超过其自身1000倍的重量，具体取决于制造它们的材料。



GRACE执行器不但能收缩和伸展，还可在不同的尺寸上、尺度上，用不同的材料和机械性能来实现，进而完成前所未有广泛且逼真的运动。通过有效结合GRACE，科学家未来还可能3D打印出足够强大和灵活的“软体执行器”，应用范围从生物多样性保护，到老年人日常护理，让这一人造设备真正做到与自然和社会环境相结合。



人造肌肉的创造是机器人领域追求的目标之一，因为在自然界，肌肉组织具有复杂的特征，允许高度灵活的动作，从快速有力的收缩到微小而精确的体型变化，如人类面部表情的变化都可灵活控制，还能进行高度灵活的运动。虽然单个的肌纤维只能收缩，但正是它们在复杂的肌肉结构中的特定排列，才使得关节产生弯曲、扭转和对抗运动等关节变形。



研究小组此次从单个气动执行器开始尝试进行突破。每个执行器都可通过其几何形状简单地扩展、延伸和收缩，类似于带有褶皱的主轴，包括一个可使用不同材料和不同尺寸进行3D打印和制造的独立单元。各种GRACE打印并组装成复杂的架构，以提供所需的运动类型。



研究人员称，这些GRACE可制成不同的尺寸，可改变它们在变形和强度方面的性能，还能用各种材料和技术制造它们，甚至内置到要制造的结构中。

该研究的第一作者Corrado De Pascali评论道：“它们的尺寸是由所使用的制造技术所限制的。”他是印度理工学院热那亚生物仿生软机器人实验室和比萨圣安娜高等学校生物机器人研究所的博士生。“它们可以被建造成不同的尺寸，我们可以改变它们的性能。”