薩爾大學的工程師采用形狀記憶材料制成人工手臂，可以輕易拾起一片樹葉。這項技術為柔性輕型機器人手臂制造工業以及新穎假肢制造業帶來了福音。該人工手臂的肌纖維是由超細鎳鈦合金絲構成，使其能夠實現收縮和撓曲。這種材料本身具有的傳感特性，允許人工手臂進行極其精確的運動。在4月13日至4月17日的漢諾威工業博覽會上，Stefan Seelecke領導的研究小組將展示他們的人工手臂原型，并展示如何利用形狀記憶“金屬肌肉”。

　　手是最理想的工具。經過數百萬年的發展，大自然對手的設計可以說是盡善盡美，非常成熟。手的移動性和適應性都非常強，而肌肉、韌帶、肌腱、骨骼和神經之間的精湛配合點燃了人們開發如此靈活的工具的愿望。薩爾州大學機電工程與自動化技術中心Stefan Seelecke教授帶領的研究團隊正在采用一種基于鎳鈦合金的新技術來展開研究。工程師們用超細金屬絲制成人工手臂，這種金屬絲的直徑與人類頭發相當，且收放自如。

　　“和其他技術相比，形狀記憶合金線具有非常明顯的優勢，” Stefan Seelecke說。迄今為止，人工手臂具有非常復雜的技術背景，這使得它們非常依賴其他裝置和設備，例如電動機或氣動裝置等。這樣的結果是，它們往往非常笨重、缺乏靈活性、噪聲大且造價昂貴。“相反，由SMA金屬線制備的人工手臂不需要額外的裝置，使得其非常輕便、靈活且適應性強，噪聲小且造價相對低廉。不僅如此，這些金屬線具有很高的能量密度，為其在有限的空間中的運動提供了強有力的保障。” Seelecke解釋道。

　　“形狀記憶”指的是這種金屬線在變形后也能恢復到原始形狀。“鎳鈦合金這種特性是材料相變的必然結果。當材料變熱以后，這種材料會改變其晶體結構，使得其就像肌肉一樣。” Seelecke說。工程師采用了這種智能線組成人工手臂的肌肉。通過這種形狀記憶金屬絲連接手指關節，并作為手指前側屈肌和后伸肌。為了滿足快速運動的要求，工程師通過將金屬線分組成束，以模仿肌纖維的結構。這些金屬線雖然細如棉絲，卻強度驚人。“金屬絲迅速收縮和放松，同時具有很強的拉伸力。” Filomena Simone說。“這是由于大量的細線具有較大的表面積，使得熱量可以迅速消散，完成快速冷卻的過程。和單粗絲線不同，這種極細金屬線可以進行快速的收縮和擴展，就像人類的肌肉一樣。其結果是我們能夠實現快速、自然的手指運動。”

　　使用形狀記憶金屬線的另一個效果是，當這種人工手臂正在進行特定的運動時也可以對外界干預進行響應，這意味著人類可以和這樣的機械裝置攜手合作。通過半導體芯片可以控制SMA金屬線進行精確的運動。不僅如此，這種系統不需要傳感器。“用這種材料制備的金屬絲具有傳感器的特性。控制單元通過電阻的測量數據可以分析出某一時間金屬線的精確位置。”Seelecke說。這使得手臂和手指能進行精確的運動。該研究小組將在2015年漢諾威工業博覽會上展示其系統原型，并通過一些手臂和手指的動作來展示該技術巨大的潛力。

　　研究人員希望繼續開發原型系統，并提高它模擬人手的方式。這將涉及手的運動模式的建模以及SMA線材的傳感特性。該研究小組正在尋找開發合作伙伴。