下一代柔性机器人像我们一样移动和愈合。

在铜博尔德工程中心的地下室里，一群研究人员正在努力创造下一代机器人。

但不是你可能想象的金属机器人，这些机器人是由柔软材料，施加电压的宽范围的运动反应。这种软机器人由于适应动态环境，非常适合与人类密切互动，因而具有巨大的应用前景。软设备可以执行各种任务，包括抓精致的物体，如覆盆子和生鸡蛋，以及举起重物。

在这个领域被称为“软机器人”的一个主要挑战是缺乏执行器或“人造肌肉”，可以复制真实事物的多功能性和性能。在工程学院和应用科学研究组凯普林格开发了一类新的软，电激活的设备能够模仿的扩张和肌肉自然收缩。这些设备可以由许多低成本的材料构成，能够自我感知运动和自我修复，这是软机器人技术的重大进步。

新开发的液压放大自愈静电（HASEL）执行器避开笨重，软结构超出或比赛的强度刚性活塞和传统的机器人的马达，速度和生物肌肉的效率。它们的多功能性可以使人类像机器人一样的人工肌肉和下一代假肢。

三种不同的哈塞尔致动器的详细设计在单独的文件中出现的科学和科学技术期刊。

“我们从生物肌肉的惊人能力吸引我们的灵感，”Christoph Keplinger说，两篇论文的资深作者、助理教授在机械工程系和一个老乡的材料科学与工程专业。

“哈塞尔驱动器协同软流控和软静电致动器的优势，从而将多功能性和性能没有像其他人工肌肉之前。就像生物肌肉，哈塞尔致动器可以再现章鱼臂的适应性，一只蜂鸟和大象的力量的速度。”

一个哈塞尔装置一次迭代，在科学上所描述的，由一个甜甜圈形状的弹性体外壳充满电绝缘液体（如菜籽油）和连接到一对相对的电极。当施加电压时，液体被移位并驱动软壳的形状改变。作为一个可能的应用程序的例子，研究人员把这些致动器中的几个相互对立，并在电激活后达到了抓握效果。当电压关闭时，把手释放。

另一个哈塞尔设计由高伸缩性的离子导体夹一层液体膨胀或收缩线性激活要么解除暂停加仑水或柔性机械手臂拿着棒球层。

除了作为液压流体使通用的动作，一个液体绝缘层使哈塞尔驱动器自使用电损伤愈合。软驱动器的高电压控制，也被称为介电弹性体的致动器，使用固体绝缘层，灾难性的失败从电损伤。相反，液体绝缘层Hasel驱动器立即恢复其绝缘性能的电损伤后。这种弹性使研究人员能够可靠地放大装置以产生更大的力。

“制造电动软启动器的能力，每秒能把一加仑水举起几次，这是我们以前从未见过的。”。这些示威活动显示了令人兴奋的潜力，”Eric Acome说，在哈塞尔凯普林格组博士生和科学论文的第一作者。“操作所需的高电压是向前迈进的一个挑战。然而，我们已经在努力解决这个问题，并设计了在实验室中使用第五的电压在本文中使用的设备。

哈塞尔驱动器也可以感受环境的输入，就像人的肌肉和神经。研究人员把一个哈塞尔致动器机械臂和证明权力的手臂同时传感位置的能力。

第三设计、科学机器人详细，并称为皮亚诺Hasel执行机构，由三个小矩形袋充满液体，操纵串在一起。所述聚合物外壳由与薯片袋相同的低成本材料制成，且薄、透明、灵活。Peano Hasel设备合同上施加一个电压，很像生物的肌肉，使它们特别有吸引力的机器人的应用。他们的电动运动允许以超过人体肌肉的速度运行。

哈塞尔技术的通用性和简单适合于广泛的工业应用，包括现在的和未来的。

“我们可以使这些设备为10美分左右，即使是现在，”Nicholas Kellaris说，一个博士生在凯普林格组和科学机器人研究的主要作者。这种材料成本低，可伸缩，与当前工业制造技术兼容。

未来的研究将试图进一步优化材料和几何，探索先进的制造技术，才能不断提高哈塞尔平台并迅速使实际应用。

研究人员已经获得了这项技术的专利，并在铜博尔德技术转让办公室的协助下，正在探索商业机会。

“研究出来的凯普林格博士的实验室简直是惊人的，”Bobby Braun说，对工程的科罗拉多大学的学院院长和应用科学。“他和他的学生团队正在帮助创建灵活的未来，更像人一样的机器人，可以用来改善人民生活和幸福。这一系列的研究是我们学院的一个核心的，跨学科的力量。

科学论文的合著者Shane Mitchell，Timothy Morrissey，Madison Emmett，Claire Benjamin，Madeline King和Miles Radakovitz的机械工程系。科学机器人论文合著者Shane Mitchell，vidyacharan gopaluni Venkata和机械工程Garrett Smith。