Umetne mišice z lastnimi rokami: proizvodnja in lastnosti

Sodobni roboti lahko veliko naredijo. Vendar so daleč od človeške lahkosti in ljubekih gibanj. In krivda je nepopolna umetna mišica. Znanstveniki iz mnogih držav poskušajo rešiti ta problem. Članek bo posvečen kratek pregled njihovih neverjetnih izumov.

Polimerne mišice iz singapurskih znanstvenikov

Korak na več antropoidni roboti so nedavno izdelali izumitelji nacionalne univerze v Singapurju. Danes android težkih težkih gibljejo zaradi delovanja hidravličnih sistemov. Pomembna pomanjkljivost slednjega je majhna hitrost. Umetne mišice za robote, ki so jih predstavili singapurski znanstveniki, omogočajo kiborgom, da dvignejo predmete, ki so 80-krat večji od lastne teže, pa tudi, da to storijo čim prej kot človeško bitje.

Inovativni razvoj, ki se razteza petkrat, pomaga "obiti" robote celo mravlje, ki lahko, kot veste, lahko nosijo 20-krat težji predmet od teleta. Polimerne mišice imajo naslednje prednosti:

• prožnost;
• presenetljiva moč;
• elastičnost;
• sposobnost spremeniti svojo obliko v nekaj sekundah;
• sposobnost pretvorbe kinetične energije v električno energijo.

Vendar se znanstveniki ne bodo ustavili pri tem - v svojih načrtih za ustvarjanje umetnih mišic, ki bi robotu omogočili, da dvigne tovor 500-krat večji od sebe!

Odkritje iz Harvarda - mišice iz elektrod in elastomera

Izumitelji, ki delajo na šoli uporabnih in inženirskih znanosti na Univerzi Harvard, so predstavili kakovostno nove umetne mišice za tako imenovane "mehke" robote. Po mnenju znanstvenikov so njihovi potomci, ki so sestavljeni iz mehkega elastomera in elektrod, v sestavi ogljikove nanocevke, s svojimi lastnostmi ni slabše od človeške mišice!

Vsi obstoječi za današnje robote, kot smo že omenili, imajo v svoji osnovi pogone, katerih mehanizem je hidravlika ali pnevmatika. Takšni sistemi delujejo s stisnjenim zrakom ali kemičnimi reakcijami. To vam ne dovoljuje, da oblikujete robota, ki je čvrst in hiter kot človek. Harvard znanstveniki so odpravili to pomanjkljivost, ki ustvarja kakovostno nov koncept umetnih mišic za robote.

Nove "mišice" kiborgi - struktura večplastna, v kateri so elektrode iz nanocevk z Clark v laboratoriju, ki ga zgornji in spodnji plasti fleksibilnega elastomera teči, je ideja znanstvenikov z Univerze v Kaliforniji že. Takšne mišice so idealne tako za "mehke" androide kot tudi za laparoskopske instrumente v operaciji.

Na ta izjemen izum se znanstveniki iz Harvarda niso ustavili. Eden od najnovejših dogajanj je biorobotni skate. Sestavine so srčne mišice podgan, zlato in silikon.

Izum skupine Bauchmann: druga vrsta umetnih mišic na osnovi ogljikovih nanocevk

Leta 1999 je v avstralskem mestu Kirchberg na 13. zasedanju Mednarodne Zimske šole v elektronske lastnosti inovativnih materialov, je predstavitev znanstvenik Ray Bauhman delajo v podjetju Allied Signal in vodja mednarodne raziskovalne skupine. Njegovo sporočilo je bilo o izdelavi umetnih mišic.

Razvijalci pod Ray Bauchmann bi lahko predstavili ogljikove nanocevke v obliki nanowave listov. Cevi v tem izumu so bile na kakršen koli način prepletene in prepletene. Nano papir je bil videti kot običajno - lahko ga držite v rokah, razrezane na trakove in koščke.

Poskus skupine je bil zelo preprost - znanstveniki so pritrdili kos nanovega papirja na različne strani lepilnega traku in to strukturo spustili v solno elektroprovodno raztopino. Po vklopljenem nizkonapetostnem akumulatorju sta se oba nanoška razširila, še posebej tista, ki je bila priključena na negativni pol električnega akumulatorja, nato pa je papir upognjen. Model umetne mišice je deloval.

Sam Bauhman meni, da bo njegov izum po kvalitativni nadgradnji bistveno spremenil robotiko, saj takšne ogljikove mišice s fleksionom / podaljškom ustvarjajo električni potencial - proizvajajo energijo. Poleg tega je taka mišica trikrat močnejša od človeka, lahko deluje pri izjemno visokih in nizkih temperaturah, pri čemer za svoje delo uporablja nizek tok in napetost. To je mogoče uporabiti za protetiko človeških mišic.

Univerza v Teksasu: umetne mišice iz ribiške linije in sukanec za šivanje

Eden od najbolj presenetljivih je delo akademske skupine iz Univerze v Teksasu, ki se nahaja v Dallasu. Uspelo je dobiti model umetne mišičnosti, moč in moč, ki spominja na reaktivni motor - 7,1 KM / kg! Takšne mišice so stotine krat močnejše in produktivnejše od človeških. Ampak najbolj presenetljivo je, da so bili zgrajeni iz primitivnih materialov - visokotrdne ribiške vrvi iz polimera in sukanca za šivanje.

Prehrana takšne mišice je padec temperature. Zagotavlja svojo šivanje navoja, prekrito s tanko plastjo kovine. Vendar pa se v prihodnosti lahko mišice robotov hranijo zaradi razlik v temperaturi njihovega okolja. Ta lastnost, mimogrede, se lahko uporablja za oblačila, ki so prilagojena vremenskim in drugim podobnim napravam.

Če je polimer v eni smeri zasukan, se bo pri segrevanju strmo strmo strinjal in se hitro razširi ob hlajenju, če pa je v drugem, je v obratni smeri. Tako preprosta konstrukcija lahko na primer vrti celoten rotor s hitrostjo 10 tisoč / min. Tudi takšne umetne mišice iz linije so, da lahko zmanjšajo do 50% njihove prvotne dolžine (človeka le za 20%). Poleg tega se odlikujejo z neverjetno vzdržljivostjo - ta mišica ni "utrujena" tudi po milijon ponovitev akcije!

Od Teksasa do Amura

Odkritje znanstvenikov iz Dallasa je navdihnilo veliko znanstvenikov iz vsega sveta. Uspešno ponoviti svoje izkušnje pa je bilo mogoče le eno robotiko - Alexander Nikolaevich Semochkin, vodja laboratorija informacijskih tehnologij na BSPU.

Sprva je izumitelj potrpežljivo čakal na nove članke o znanosti o množičnem uvajanju izuma ameriških kolegov. Ker se to ni zgodilo, se je znanstvenik iz Amurja odločil s podobnimi mislečimi ljudmi ponoviti čudovite izkušnje in ustvariti umetne mišice bakrene žice in ribiške linije z lastnimi rokami. Ampak, žal, kopija ni bila izvedljiva.

Navdih iz Skolkovega

Nazaj na skoraj zapuščene poskusov Semochkina Alexander izrekla - znanstvenik padel na robotehnicheskuyu konferenci v "Skolkovo", kjer se je srečal s podobno mislečimi iz Zelenograd, "Neyrobotiks" vodja podjetja. Kot se je izkazalo, so inženirji tega podjetja tudi zaposleni pri ustvarjanju mišic iz gozda, ki so precej uspešni.

Vnovič se je vrnil v svojo domovino, Alexander Nikolayevich je začel delati z novo močjo. Za mesec in pol je lahko zbral delovne umetne mišice, pa tudi ustvaril stroj za zvijanje, zaradi česar so se linije strogo ponovile.

Umetnostna musculatura objave

Za izdelavo pet centimetrske mišice, AN Semochkin potrebuje več metrov žice in 20 cm navadne ribiške linije. Aparat za "izdelavo" mišic, ki je bil natisnjen na 3D tiskalniku, za 10 minut zavrta mišico. Nato se polaganje v pečici segreje do +180 stopinj Celzija.

Takšno mišico lahko aktiviramo s pomočjo električnega toka - dovolj je, da povežemo njegov vir z žico. Zato se začne segrevati in prenesti toploto na ribiško črto. Slednji je raztegnjen ali skrajšan - odvisno od vrste mišice, ki jo je stroj zasukal.

Načrti izumitelja

Novi projekt Aleksandra Semochkina je "naučiti" ustvarjene mišice, da se hitreje vrnejo v začetno stanje. To lahko pomaga hitro hlajenje dovodne žice - znanstvenik predpostavlja, da bo takšen proces hitrejši pod vodo. Po pridobitvi takšne mišice bo prvi lastnik Iskanderus - antropomorfni robot BSPU.

Znanstvenik ne vodi svoj izum skrivnost -, določa video posnetke na "Youtube" in namerava napisati članek s podrobnimi navodili o ustvarjanju avtomobilov, mišic ukrivljenim vrvice in žice.

Čas ne stoji - umetne mišice, o katerih smo vam povedali, se že uporabljajo pri operacijah endo- in laparoskopskih operacij. In v laboratoriju, "Disney" s svojo udeležbo zbral delujočo roko.