氣動機器人并不是只能用活塞式的仿真肌肉。為了讓機器人的關節活動得更輕柔，這位DIYer用了一種特別的設計。如果說液壓式的關節適合T800那壯碩的手臂，這個設計則更適合表現柔美的臂彎。

DIYer:  mikey77

制作時間:   一天

制作難度:   ★★★☆☆

GEEK指數:   ★★★☆☆

編譯來源

用自行配制的硅膠粘土能夠輕松制作出氣動機器人所需的氣動肌肉，我將這種特殊材料命名為“Oogoo”。這樣制成的的硅橡膠肌肉非常便宜且運用靈活，它們可以被制作成任何需要的形狀，用來滿足各種奇形怪狀的機器人的不同需要。

圖片中展示了一塊六單元的“肘外側肌”，一塊三單元的肌肉，還有一塊在低氣壓下工作的獨立肌肉單元。第二張圖片里的氣動肌肉處于沒有加氣壓的放松狀態。

氣動肌肉原理

這些機器人用肌肉是用硅橡膠薄片層疊粘結制成的，作為原料的硅膠粘土可以被澆注成任何厚度的薄片，更多關于硅膠粘土的信息請參見：

http://www.instructables.com/id/How-To-Make-Your-Own-Sugru-Substitute/

一個肌肉單元包括兩塊硅橡膠薄片，它們的邊緣粘合在一起，中間夾著一層塑料膜，這樣就產生了容納空氣的氣隙。這樣的簡單氣囊可以膠結到一起組成多個單元的肌肉塊，它可以沿軸線擴張/收縮，也可以在加壓時朝側面彎曲。

這里的圖片展示了一塊六單元氣動肌肉的三維結構。理想中一塊這樣的肌肉塊可以用3D打印機一次性全部打印出來，但是很遺憾我沒有找到能用合理的價格打印硅膠材料的3D打印服務。所以我只能局限于紙面上的結構圖，然后用手工一塊塊拼裝肌肉。我希望能用3D打印機來制作接下來用于澆注硅橡膠的模具。

制作3維模型時我用了123D軟件。

材料

?   圖片里是澆注好準備用于組裝一塊6單元肌肉的硅膠部件。

○ 玉米淀粉

○ 純硅膠填料

○ 塑料杯

○ 塑料袋

○ 1/16英寸(0.16厘米)厚的塑料板。我用了酚醛塑料板，但是聚碳酸酯板，壓克力板或者其他任意材質的都可以。

○ 6英寸x6英寸(15.24厘米)的膠合板

○ 五金店買來的噴漆

○ 12V供電的氣泵/真空泵

○ 12V供電的電磁氣閥

○ 水族箱用的供氣管。來自亞馬遜網購。

○ 雨樹滴灌設備。同樣來自亞馬遜的網店。

澆注肌肉單元

1.切割塑料片：

需要將兩塊6英寸(15.24厘米)見方，1/16英寸(0.16厘米)厚的塑料片用3個小螺栓固定在一起，并在上面用線鋸切割出一個2英寸(5.08厘米)直徑的圓。

2.制作模具：

將其中一塊塑料片固定在一塊木板上。木板上事先噴了一層漆，以防它和硅膠粘土粘連到一起。

3.配制硅膠粘土

在塑料杯里配制少量硅膠粘土，我用了1/2勺的玉米淀粉和一勺純硅膠填料。如果需要的話，你還可以用一些畫家用的油畫顏料來給粘土上色。

4.刮平硅膠粘土

在塑料模具上的圓形空隙中填充硅膠粘土，然后刮平，這樣就得到了一片1/16英寸(0.16厘米)厚的硅膠片。

5.用聚乙烯薄膜制作氣隙。

在塑料袋上切下一塊圓形的塑料薄片，然后平攤在平滑表面上裁剪。這塊塑料膜應該裁剪成一個直徑1.75英寸(4.44厘米)的圓，放到硅膠粘土上后離邊緣的距離大約1/8英寸(0.32厘米)。

6.第二層硅膠粘土

將第二塊模板放進裝置，然后填入第二層硅膠粘土材料并刮平。在有塑料膜的區域硅橡膠粘土不會粘合，所以邊緣一圈密封后就形成了氣囊中的氣隙。稍后在成型的氣囊上鉆一個穿過塑料膜的進氣孔，這個肌肉單元就徹底完成了。

裝配肌肉單元

圖片展示了如何將六個分立的肌肉單元組裝到一起。

第一張圖展示了如何用一薄層硅膠粘土將這些部件粘合到一起。硅膠粘土在粘合同種材料時表現優越，效果就像是熔鑄在一起一樣。

接下來的圖片是肌肉的組裝過程。

鉆一個穿過所有硅膠片的孔，孔末端用硅膠粘土密封。在孔的另一端粘結上硅膠制的進氣管。

小型氣動肌肉

圖片里是小一些的三單元，1英寸(2.54厘米)直徑的氣動肌肉。

這里是粘結組裝之前的零部件。

控制肌肉的空氣閥 

這是我用來測試氣動肌肉時的供氣裝置。

一個12V供電的氣泵加上一個可信賴的可調安全閥能夠提供大約7磅每平方英寸(4921千克每平方米)的工作氣壓。

12V供電的的電磁氣閥通過一塊Picaxe單片機控制，通過PWM控制調節通過氣閥的空氣流量。

如果我有時間的話，會在下一個項目中介紹單片機控制系統的細節。

未來的發展可能

這里展示了6單元肘外側肌在機器人的手臂或手指上的應用。

兩張圖分別是肌肉舒張/收縮時的樣子。

1.真空驅動肌肉

目前為止，我制作的氣動肌肉都是依賴高壓氣體驅動的。這么制作的原因是這是氣壓驅動里最為簡單的一種。真空驅動的肌肉需要更大的體積以及真空腔，但是這會使氣動肌肉和生物肌肉的工作模式更為接近，也意味著可以在仿生運動結構中作為“肌腱”使用。

2.3D打印

作為終極目標，一次性打印出機器人的骨骼，肌肉和外表肯定是可能的。運用這個方法將可以制造出更加經濟高效的機器人。

3.微型機器人

我的主要興趣在于制作只有一英寸左右大小的機器人，那些低壓驅動的氣動肌肉是這個創意的一部分。也許用印刷或者噴涂的方式能做出極端微小的氣壓肌肉單元。

4.小型氣泵

對于超小型機器人來說，更小，更安全的氣泵是必需的。許多機器人研究者在研究基于化學反應的小型氣體發生器，用來提供機器人運動所需的壓縮氣體。