人工肌肉力大如象，而且造價不到新臺幣3塊錢！

一位大學院長在聲明中指出：「科學家正在創造未來，利用更有彈性、更像人類的機器人改善人類的生活與福祉。」

人工肌肉未來式

在過去，義肢和其他機器人材料往往由笨重的幫浦、閥門和管子組成，因此相當堅硬。另一類的人工肌肉雖然做得很有彈性，可是無法承受電脈波。

不過，科羅拉多大學的凱普林格研究團隊（Keplinger Research Group）已經設計出一種能在多方面應用、而且還具有自行復原潛力的人工肌肉。這種肌肉結構兼具章魚的柔軟、大象的蠻力和蜂鳥的敏捷等優點。研究團隊希望最終能利用這種科技，創造出可以優雅地模仿人類動作的類人機器人。

論文的通訊作者，同時也是科羅拉多大學機械工程學教授的克里斯多福．凱普林格（Christoph Keplinger）說：「我們基本上是擷取兩種做法的長處，然後融合成一項新技術。」

這個能夠產生動作的裝置稱為「液壓式強化自行復原靜電（hydraulically amplified self-healing electrostatic）致動器」，簡稱HASEL致動器或肌肉。這種裝置不需要幫浦，外皮由洋芋片包裝袋用的那種便宜塑膠做成，裡面裝滿了類似菜籽油的絕緣液體。只要通入電壓，裝置就會改變形狀，油的延展性則讓它具有自行復原的潛力。

《科學》論文的第一作者艾瑞克．愛克姆（Eric Acome）說：「只要用兩條電線就能控制，」也就是用來驅動電極的那兩條電線，「並不需要其他外在設備。」

三種設計應用

研究成果裡概述了對這種細薄、透明和具彈性的人工肌肉的不同應用。其中一種設計是甜甜圈形狀的人工肌肉，它的二個面各設置一個電極。裝置通電後裡面的油就會流動，進而改變形狀來模仿抓握的動作。

另一種設計則是由內部有一個液體小袋的彈性離子導體所組成。通電後人工肌肉會收縮，它的力道可舉起一加侖的水或讓一具機械手臂活動。

還有一種綽號叫Peano－HASEL致動器的設計，是把三個小長方形囊袋串在一起。充滿液體的裝置在導入電壓時會收縮，和生物的肌肉反應非常相似。它的動作輕柔，即使牢牢抓住飽熟的蔓越莓或生雞蛋，也不會弄破它們。

《科學：機器人學》論文的第一作者尼克．凱拉瑞斯（Nick Kellaris）說，一組Peano－HASEL裝置的造價只要10美分（不到新台幣3元）。凱普林格補充，如果這種裝置量產的話，生產價格可能每個不到1美分。

從義肢到食物包裝

HASEL肌肉和過去的設計不同之處，就在於裡面的油可以承受電流。這個耐用的裝置因此具有自行復原的潛力。雖然塑膠外袋的撕裂損傷還無法自行復原，但凱普林格表示，製造出能自行復原的包裝物是接下來的研究工作之一。

人工肌肉讓笨重的金屬機器人得以瘦身，動作也更像人類。由於材料多方適用，共同作者山恩．米榭爾（Shane Mitchell）指出人工肌肉可以依照應用需求而客製化，譬如用在義肢上。

米榭爾說：「你可以想像把它們裝置在前臂上，用來控制義肢的手指。」

HASEL也有助於製作人造組織和器官。科羅拉多大學的科學家已經開發出人造小腸，用來幫助醫生進行訓練和測試新的醫療方法。
愛克姆表示，人工肌肉的抓握能力也可幫助處理和包裝食物。

研究團隊正在著手開發新的HASEL致動器，使用的電壓是這次研究發表的致動器所需的五分之一。這次論文裡面提到的電壓大小，和靜電引起的低電流觸電的電壓相近，對人體並不危險。

凱普林格說：「我們要做的是接近真人的機器人學。」

撰文： Elaina Zachos

編譯：蔡雅鈴

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