綜合概述：

　　無論是幫助失去肢體的人的動力假肢，還是在外部世界導航的獨立機器人，我們都要求機器執行越來越復雜、動態的任務。但是，標準的電動機是為穩定、持續的活動而設計的，比如運行壓縮機或旋轉傳送帶——即使是更新的設計，在進行更復雜的運動時也會浪費大量的能量。

　　斯坦福大學的研究人員發明了一種方法，通過一種新型的執行器，一種利用能量使物體運動的裝置，來增強電動機的動力，使其在執行動態運動時效率更高。他們的驅動器發表在3月20日的《科學機器人》雜志上，它使用彈簧和離合器來完成各種任務，而能耗只是典型電動馬達的一小部分。

　　機械工程副教授、該論文的資深作者史蒂夫·柯林斯(Steve Collins)說:“我們的執行器不是浪費大量的電力，只是坐在那里嗡嗡叫，產生熱量，而是使用這些離合器來實現我們在連續過程中從電動機中看到的非常高的效率，而不會放棄電動機的可控制性和其他使電動機具有吸引力的特性。”

　　開始付諸行動：

　　執行器的工作原理是利用彈簧在不使用能量的情況下產生力的能力-彈簧抵抗拉伸，并在釋放時試圖反彈到其自然長度。比如，當執行器在降低重物時，研究人員可以使彈簧伸展，從而減輕電機的負荷。然后，通過將彈簧鎖定在伸展的位置，能量可以儲存起來，以幫助電機稍后完成另一個任務。

　　快速有效地接合和分離彈簧的關鍵是一系列的電粘合離合器。每個橡膠彈簧夾在兩個離合器之間:一個將彈簧連接到關節以輔助電機，另一個在不使用時將彈簧鎖定在拉伸位置。

　　這些離合器由兩個電極組成——一個連接在彈簧上，另一個連接在框架或馬達上——當它們不活動時，它們會平滑地滑過彼此。為了使離合器嚙合，研究人員在其中一個電極上施加了很大的電壓。電極會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，氣球就會粘在墻上的那種更快、更強的靜電。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)最近在柯林斯實驗室完成了博士學位，他說:“它們重量輕，體積小，非常節能，而且可以快速開關?！薄叭绻阌泻芏嚯x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，以實現有趣的結果?！?/p>

　　柯林斯和克里姆斯基制造的執行器有一個馬達，增加了六個相同的離合器彈簧，可以進行任何組合。研究人員對該設計進行了一系列具有挑戰性的運動測試，包括快速加速、改變負載和平穩、穩定的運動。在每一項任務中，增強型電機比標準電機至少節省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：

　　有了更高效的馬達，機器人可以走得更遠，完成更多的任務。一個機器人可以運行一整天，而不是僅僅一兩個小時就需要充電，它有可能承擔更有意義的任務。而且有很多不安全的情況——包括有毒物質、危險環境或其他危險——我們更愿意派機器人去，而不是冒險派人去。

　　“這對假肢或外骨骼等輔助設備也有影響，”克里姆斯基說?！叭绻悴恍枰洺＝o它們充電，它們就會對使用者產生更大的影響。”

　　目前，執行器的控制器需要幾分鐘的時間來計算最有效的方法來使用彈簧組合來完成一個全新的任務，但研究人員計劃大大縮短這個時間框架。他們設想了一個系統，可以從以前的任務中學習，創建一個不斷增長的數據庫，其中包含越來越高效的動作，并使用人工智能來直觀地了解如何有效地完成新任務。

　　柯林斯說:“我們還想做一些小的控制和設計調整，但我們認為這項技術已經達到了商業翻譯的水平?！薄拔覀兒芨吲d能把它從實驗室中剝離出來，成立一家公司，開始為未來的機器人制造這些驅動器?！?/p>

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