綜合概述：

　　無論是幫助失去肢體的人的動(dòng)力假肢，還是在外部世界導(dǎo)航的獨(dú)立機(jī)器人，我們都要求機(jī)器執(zhí)行越來越復(fù)雜、動(dòng)態(tài)的任務(wù)。但是，標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)機(jī)是為穩(wěn)定、持續(xù)的活動(dòng)而設(shè)計(jì)的，比如運(yùn)行壓縮機(jī)或旋轉(zhuǎn)傳送帶——即使是更新的設(shè)計(jì)，在進(jìn)行更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)時(shí)也會(huì)浪費(fèi)大量的能量。

　　斯坦福大學(xué)的研究人員發(fā)明了一種方法，通過一種新型的執(zhí)行器，一種利用能量使物體運(yùn)動(dòng)的裝置，來增強(qiáng)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，使其在執(zhí)行動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)效率更高。他們的驅(qū)動(dòng)器發(fā)表在3月20日的《科學(xué)機(jī)器人》雜志上，它使用彈簧和離合器來完成各種任務(wù)，而能耗只是典型電動(dòng)馬達(dá)的一小部分。

　　機(jī)械工程副教授、該論文的資深作者史蒂夫·柯林斯(Steve Collins)說:“我們的執(zhí)行器不是浪費(fèi)大量的電力，只是坐在那里嗡嗡叫，產(chǎn)生熱量，而是使用這些離合器來實(shí)現(xiàn)我們?cè)谶B續(xù)過程中從電動(dòng)機(jī)中看到的非常高的效率，而不會(huì)放棄電動(dòng)機(jī)的可控制性和其他使電動(dòng)機(jī)具有吸引力的特性。”

　　開始付諸行動(dòng)：

　　執(zhí)行器的工作原理是利用彈簧在不使用能量的情況下產(chǎn)生力的能力-彈簧抵抗拉伸，并在釋放時(shí)試圖反彈到其自然長(zhǎng)度。比如，當(dāng)執(zhí)行器在降低重物時(shí)，研究人員可以使彈簧伸展，從而減輕電機(jī)的負(fù)荷。然后，通過將彈簧鎖定在伸展的位置，能量可以儲(chǔ)存起來，以幫助電機(jī)稍后完成另一個(gè)任務(wù)。

　　快速有效地接合和分離彈簧的關(guān)鍵是一系列的電粘合離合器。每個(gè)橡膠彈簧夾在兩個(gè)離合器之間:一個(gè)將彈簧連接到關(guān)節(jié)以輔助電機(jī)，另一個(gè)在不使用時(shí)將彈簧鎖定在拉伸位置。

　　這些離合器由兩個(gè)電極組成——一個(gè)連接在彈簧上，另一個(gè)連接在框架或馬達(dá)上——當(dāng)它們不活動(dòng)時(shí)，它們會(huì)平滑地滑過彼此。為了使離合器嚙合，研究人員在其中一個(gè)電極上施加了很大的電壓。電極會(huì)隨著一聲可聞的咔噠聲被拉到一起——就像你在地毯上摩擦氣球后，氣球就會(huì)粘在墻上的那種更快、更強(qiáng)的靜電。釋放彈簧就像將電極接地并將其電壓降回零一樣簡(jiǎn)單。

　　該論文的第一作者埃雷茲·克里姆斯基(Erez Krimsky)最近在柯林斯實(shí)驗(yàn)室完成了博士學(xué)位，他說:“它們重量輕，體積小，非常節(jié)能，而且可以快速開關(guān)。”“如果你有很多離合器彈簧，它就為你如何配置和控制它們提供了所有這些令人興奮的可能性，以實(shí)現(xiàn)有趣的結(jié)果。”

　　柯林斯和克里姆斯基制造的執(zhí)行器有一個(gè)馬達(dá)，增加了六個(gè)相同的離合器彈簧，可以進(jìn)行任何組合。研究人員對(duì)該設(shè)計(jì)進(jìn)行了一系列具有挑戰(zhàn)性的運(yùn)動(dòng)測(cè)試，包括快速加速、改變負(fù)載和平穩(wěn)、穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)。在每一項(xiàng)任務(wù)中，增強(qiáng)型電機(jī)比標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)至少節(jié)省50%的功率，在最好的情況下，功耗降低了97%。

　　能做更多事情的馬達(dá)：

　　有了更高效的馬達(dá)，機(jī)器人可以走得更遠(yuǎn)，完成更多的任務(wù)。一個(gè)機(jī)器人可以運(yùn)行一整天，而不是僅僅一兩個(gè)小時(shí)就需要充電，它有可能承擔(dān)更有意義的任務(wù)。而且有很多不安全的情況——包括有毒物質(zhì)、危險(xiǎn)環(huán)境或其他危險(xiǎn)——我們更愿意派機(jī)器人去，而不是冒險(xiǎn)派人去。

　　“這對(duì)假肢或外骨骼等輔助設(shè)備也有影響，”克里姆斯基說。“如果你不需要經(jīng)常給它們充電，它們就會(huì)對(duì)使用者產(chǎn)生更大的影響。”

　　目前，執(zhí)行器的控制器需要幾分鐘的時(shí)間來計(jì)算最有效的方法來使用彈簧組合來完成一個(gè)全新的任務(wù)，但研究人員計(jì)劃大大縮短這個(gè)時(shí)間框架。他們?cè)O(shè)想了一個(gè)系統(tǒng)，可以從以前的任務(wù)中學(xué)習(xí)，創(chuàng)建一個(gè)不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)庫，其中包含越來越高效的動(dòng)作，并使用人工智能來直觀地了解如何有效地完成新任務(wù)。

　　柯林斯說:“我們還想做一些小的控制和設(shè)計(jì)調(diào)整，但我們認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了商業(yè)翻譯的水平。”“我們很高興能把它從實(shí)驗(yàn)室中剝離出來，成立一家公司，開始為未來的機(jī)器人制造這些驅(qū)動(dòng)器。”

　　以上是關(guān)于斯坦福大學(xué)研發(fā)出節(jié)能彈簧輔助執(zhí)行器的全部新聞，根據(jù)托普仕留學(xué)往年數(shù)據(jù)顯示，申請(qǐng)過程中五成以上家長(zhǎng)和學(xué)生都會(huì)走入誤區(qū)，盡早找機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)高效申請(qǐng)，所以專業(yè)老師的幫扶很重要，歡迎大家添加VX：Tops6868。托普仕留學(xué)多年名校申請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)助力你的留學(xué)申請(qǐng)。