Изкуствени мускули със собствените си ръце: производство и характеристики

Модерните роботи могат да направят много. Но те са далеч от човешката лекота и грациозните движения. И вината е несъвършена изкуствени мускули. Учените от много страни се опитват да решат този проблем. Статията ще бъде посветена на кратък преглед на невероятните им изобретения.

Полимерни мускули от сингапурски учени

Стъпка до повече антропоидни роботи които наскоро направиха изобретателите на Националния университет в Сингапур. Днес андроид тежки тежести се движат поради работата на хидравличните системи. Значителен недостатък на последния е малката скорост. Изкуствени мускули за роботи е представена от сингапурски учени киборг позволяват не само да се вдигне обекти, които са 80 пъти по-тежки от собственото си тегло, но и да го направи толкова бързо, колкото един човек.

Иновативното развитие, простиращо се пет пъти по-дълго, помага да се "заобиколят" роботите дори и мравките, които, както знаете, могат да носят предмети 20 пъти по-тежки от собственото си теле. Полимерните мускули имат следните предимства:

• гъвкавост;
• ударна сила;
• гъвкавост;
• способността да се промени формата си след няколко секунди;
• способността да се преобразува кинетичната енергия в електрическа енергия.

Учените обаче няма да спрат това - в плановете си да създават изкуствени мускули, което ще позволи на робота да вдигне товара, 500 пъти по-тежък от себе си!

Откриване от Харвард - мускули от електроди и еластомер

Изобретателите, които работят в Училището по приложни и инженерни науки в Харвардския университет, представиха качествено нови изкуствени мускули за така наречените "меки" роботи. Според учените, тяхното потомство, състоящо се от мек еластомер и електроди, в чийто състав въглеродни нанотръби, с неговите качества не е по-нисък от човешката мускулатура!

Всички съществуващи за днес роботи, както вече беше споменато, имат в основата си задвижвания, чийто механизъм е хидравликата или пневматиката. Тези системи работят чрез сгъстен въздух или химически реакции. Това не ви позволява да проектирате робот, който е толкова мек и бърз, колкото човек. Учените от Харвард са премахнали този недостатък, създавайки качествено нова концепция за изкуствени мускули за роботи.

Новите "мускулите" киборги - структура многослоен в която електродите на нанотръби от Clark в лабораторията, управлявани от горните и долните слоеве на гъвкав еластомер, е идея на учени от Университета на Калифорния вече. Тези мускули са идеални както за "меки" андроиди, така и за лапароскопични инструменти в хирургията.

На това забележително изобретение, учените от Харвард не спряха. Едно от най-новите разработки е biorobot-skate. Неговите съставки са плъши сърдечни мускулни клетки, злато и силикон.

Изобретението на групата "Баухман": друг вид изкуствени мускули на базата на въглеродни нанотръби

През 1999 г. в австралийския град Кирхберг в 13-та среща на Международната Зимна школа на електронните свойства на иновативни материали, направи презентация учен Рей Bauhman работа в компанията Allied Signal и ръководител на международен изследователски екип. Неговото послание беше относно изкуствените мускули.

Разработчиците по Рей Баухман могат да представят въглеродни нанотръби под формата на наноавълнови листове. Тръбите съгласно изобретението бяха във всички възможни начини преплетени и преплетени. Самата нано хартия изглеждаше като обикновено - можеше да се държи в ръце, да се нарязва на парчета и парчета.

Експериментът на групата беше много прост - учените прикрепиха парчета нано хартия към различни страни на лепилната лента и спуснаха тази структура в солидно електропроводящо решение. След като батерията с ниско напрежение беше включена, двете нанотехнологии се разшириха, особено тази, свързана с отрицателния полюс на електрическата батерия - след това хартията се огъна. Моделът на изкуствения мускул функционираше.

Сам Бауман вярва, че неговото изобретение след качествено надстройване значително ще промени роботиката, защото такива въглеродни мускули с флексия / разширение създават електрически потенциал - те произвеждат енергия. В допълнение, такъв мускул е три пъти по-силен от човек, може да функционира при изключително високи и ниски температури, като използва за работа нисък ток и напрежение. Възможно е да се използва за протезиране на човешки мускули.

Университета на Тексас: изкуствени мускули от въдицата и шевни конци

Една от най-поразителните е работата на академична група от Университета на Тексас, която се намира в Далас. Тя успя да получи модел на изкуствена мускулатура, със сила и мощност, наподобяващ реактивен двигател - 7.1 к.с. / кг! Тези мускули са стотици пъти по-силни и по-продуктивни от човешките. Но най-изненадващо е, че те са били изработени от примитивни материали - висококачествена риболовна линия, изработена от полимер и шевна конци.

Храненето на такъв мускул е спад на температурата. Осигурява своята шевна конци, покрита с тънък метален слой. Въпреки това, в бъдеще, мускулите на роботите могат да бъдат хранени от разликите в температурите на тяхната среда. Тази собственост, между другото, може да се използва за дрехи, които са пригодени за времето и други подобни устройства.

Ако полимерът е усукан в една посока, той ще се свие рязко при нагряване и бързо се разширява при охлаждане, а ако в другия е в обратната посока. Такава проста конструкция може, например, да завърти общия ротор със скорост 10 000 об / мин. Плюс такива изкуствени мускули от линията е, че те са в състояние да намалят до 50% от първоначалната си дължина (човек само с 20%). В допълнение, те се отличават с невероятна издръжливост - този мускул не е "уморен" дори след милион повторения на действието!

От Тексас до Амур

Откриването на учени от Далас е вдъхновило много учени от цял ​​свят. Успехът да се повтори, обаче, беше възможно само една роботика - Александър Николаевич Семочкин, ръководител на лабораторията за информационни технологии в БСП.

Първоначално изобретателят търпеливо чакаше нови статии в Науката за масовото въвеждане на изобретението на американски колеги. Тъй като това не се случи, учените от Амур решиха със своите съмишленици да повторят прекрасното преживяване и да създадат изкуствени мускули от медна жица и риболовна линия със собствените си ръце. Но, уви, копието не беше жизнеспособно.

Вдъхновение от Сколково

Обратно към почти изоставени експерименти Semochkina Александър направени по делото - ученият падна на robotehnicheskuyu конференция в "Сколково", където се срещна със съмишленици от Зеленоград, "Neyrobotiks" главата на компанията. Както се оказа, инженерите на компанията се занимава и създаването на мускулите на гората, което е доста по-изгодно.

Връщайки се в родината си, Александър Николаевич започва да работи с нова сила. В продължение на месец и половина той успя не само да събере работещи изкуствени мускули, но и да създаде машина за усукване, което направи завоите на линията строго повтарящи се.

Изкуствената мускулатура на Благовещение

За да се създаде мускул от пет сантиметра, AN Semochkin се нуждае от няколко метра жица и 20 см обикновена риболовна линия. Апаратът за "производство" на мускулите, между другото, отпечатан върху 3D принтер, завърта мускула за 10 минути. След това конструкцията е поставена за половин час в пещ, загрята до +180 градуса по Целзий.

За да активирате такъв мускул може да бъде с помощта на електрически ток - достатъчно е да свържете източника си с жицата. В резултат на това започва да се нагрява и прехвърля топлината си към риболовната линия. Последното е опъната или съкратена - в зависимост от вида мускул, който машината е усукала.

Планове на изобретателя

Новият проект на Александър Семоквин е да "учи" създадените мускули да се върнат в началното състояние по-бързо. Това може да бъде подпомогнато от бързо охлаждане на захранващия проводник - учените предполагат, че подобен процес ще бъде по-бързо под водата. След като се получи такъв мускул, първият собственик ще бъде Iskanderus - антропоморфният робот BSPU.

Ученият не пази в тайна изобретението си - излага видеоклиповете в "Младост" и планира да напише статия с подробни указания за създаване на автомобили, мускулна извиване на въдицата и жицата.

Времето не стои неподвижно - изкуствените мускули, за които ви разказахме, вече се използват в хирургията за ендо- и лапароскопски операции. И в лабораторията "Дисни" с участието си събра работеща ръка.