Umjetni mišići s vlastitim rukama: proizvodnja i značajke

Moderni roboti mogu učiniti mnogo. Ali su daleko od ljudske jednostavnosti i gracioznih pokreta. A krivnja je nepotpuna umjetna mišića. Znanstvenici iz mnogih zemalja pokušavaju riješiti ovaj problem. Članak će biti posvećen kratkom pregledu svojih nevjerojatnih izuma.

Polimerni mišići iz Singapurskih znanstvenika

Korak više antropoidni roboti nedavno su izumitelji Nacionalnog sveučilišta u Singapuru. Danas se teški teški weidi kreću uslijed rada hidrauličkih sustava. Značajni nedostatak potonjeg je malena brzina. Umjetni mišići za robote, predstavljeni od strane Singaporskih znanstvenika, dopuštaju kiborga ne samo da podižu objekte koji su 80 puta teži od svoje težine, nego i da to učine jednako brzo kao ljudsko biće.

Inovativan dizajn, dugo protežu i do pet puta, to pomaže da se „zaobići” roboti čak i mravi, koji su poznati, mogu nositi predmete do 20 puta teža od težine vlastitih stanica. Polimerni mišići imaju sljedeće prednosti:

• fleksibilnost;
• udarna snaga;
• fleksibilnost;
• sposobnost promjene oblika u nekoliko sekundi;
• sposobnost pretvaranja kinetičke energije u električnu energiju.

Međutim, znanstvenici se neće zaustaviti na tome - u svojim planovima za stvaranje umjetnih mišića, što bi robotu omogućilo podizanje opterećenja, 500 puta teže od sebe!

Otkriće iz Harvarda - mišići iz elektroda i elastomera

Izumitelji koji rade na Školi primijenjenih i inženjerskih znanosti na Sveučilištu Harvard predstavili su kvalitativno nove umjetne mišiće tzv. "Mekih" robota. Prema znanstvenicima, njihov potomak, koji se sastoji od mekog elastomera i elektroda, u čijoj sastavu ugljikovih nanocjevčica, po svojim svojstvima nije niži od ljudske muskulature!

Svi postojeći roboti danas, kao što je već spomenuto, imaju u osnovnim pogonima čiji je mehanizam hidraulika ili pneumatika. Takvi sustavi djeluju pomoću komprimiranog zraka ili kemijskih reakcija. To vam ne omogućuje da dizajnirate robot koji je tako mekan i brz kao čovjek. Harvardovi znanstvenici uklonili su taj nedostatak, stvarajući kvalitativno novi koncept umjetnih mišića za robote.

Novi „mišiće” kiborzi - struktura višeslojni u kojima su elektrode od nanocijevi Clark u laboratoriju, trčanje po gornjim i donjim slojevima fleksibilnog elastomera, je zamisao znanstvenika sa Sveučilišta u Kaliforniji već. Takvi mišići su idealni za "meke" androide i za laparoskopske instrumente u operaciji.

Na ovom izvanrednom izumu znanstvenici iz Harvarda nisu se zaustavili. Jedan od najnovijih događaja je biorobot-skate. Njegovi sastojci su stanice srčanih mišića štakora, zlata i silikona.

Izum Bauchmann grupe: druga vrsta umjetnih mišića na osnovi ugljikovih nanocjevčica

Godine 1999. u australskom gradu Kirchberg na 13. sastanku Međunarodne Zimska škola o elektronskim svojstvima inovativnih materijala, napravili prezentacije znanstvenik Ray Bauhman rade u tvrtki Allied Signal i voditelj međunarodnog istraživačkog tima. Njegova je poruka bila na temu izrade umjetnih mišića.

Programeri pod Ray Bauchmannom mogli bi predstaviti ugljikove nanocjevčice u obliku nanočestica. Cijevi iz ovog izuma bile su na svaki mogući način isprepletene i isprepletene. Nano-papir je izgledao kao obično - može se držati u rukama, izrezati na trake i komadiće.

Eksperimenta grupe um je bio vrlo jednostavan - istraživači su priključeni na različite dijelove nanopaper strane ljepljivu traku i pao dizajn u klorovodičnoj vodljivom rješenje. Nakon što je uključen slabovoltnaya baterija, oba nanobelts produljio, posebno onaj koji je povezan s negativnim polom elektrobatarei- zatim uvijen papir. Model umjetnog mišića funkcionira.

Sam Bauhman vjeruje da će njegov izum nakon kvalitativne nadogradnje značajno promijeniti robotiku, jer takvi ugljični mišići s fleksijom / ekstenzijom stvaraju električni potencijal - one proizvode energiju. Osim toga, takav mišić je tri puta jači od čovjeka, može funkcionirati pri ekstremno visokim i niskim temperaturama, koristeći za svoj rad niskotlačnu struju i napon. Posve je moguće koristiti za protetike ljudskih mišića.

Sveučilište Texas: umjetni mišići iz ribolovne linije i šivaće niti

Jedan od najzanimljivijih je rad akademske skupine sa Sveučilišta u Teksasu, koji se nalazi u Dallasu. Uspjela je dobiti model umjetne muskulature, snage i snage slične mlaznom motoru - 7,1 KS / kg! Takvi mišići su stotine puta jači i produktivniji od ljudskih. Ali najvažnija stvar ovdje je da su izgrađena od primitivnih materijala - visoko čvrstoća ribolovne linije izrađene od polimera i šivaćeg konca.

Prehrana takvog mišića je pad temperature. Pruža svoju šivaću nit koja je prekrivena tankim slojem metala. Međutim, u budućnosti, mišiće robota može se hraniti od razlika u temperaturama njihovog okoliša. Ova se nekretnina, usput, može koristiti za odjeću koja je prilagođena vremenu i drugim sličnim uređajima.

Ako je polimer zakrenut u jednom smjeru, oštro će se nakupiti kada se zagrije i brzo se širi na hlađenje, a ako je u drugom, obrnuto. Takva jednostavna konstrukcija može, na primjer, rotirati ukupni rotor brzinom od 10 tisuća okr / min. Plus takvi umjetni mišići iz linije su da mogu smanjiti do 50% svoje izvorne duljine (samo 20% ljudi). Osim toga, razlikuju se nevjerojatnom izdržljivošću - ovaj mišić nije "umoran" čak i nakon milijun ponavljanja akcije!

Od Teksasa do Amura

Otkriće znanstvenika iz Dallasa inspiriralo je mnoge znanstvenike iz cijelog svijeta. Uspješno ponoviti svoje iskustvo, međutim, bilo je moguće samo jednu robotiku - Alexander Nikolaevich Semochkin, voditelj laboratorija informacijskih tehnologija u BSPU.

U početku, izumitelj strpljivo čekao nove članke u znanosti o masovnom uvod u prakticiranje izuma američkih kolega. Budući da se to nije dogodilo, Sibirski znanstvenik odlučio sa njegovi pristaše ponoviti divno iskustvo i stvoriti svoje vlastite ruke umjetne mišiće izrađene od bakrene žice i strune. Ali, nažalost, kopija nije bila održiva.

Inspiracija iz Skolkova

Natrag na gotovo napuštene eksperimenata Semochkina Aleksandar je slučaj - znanstvenik pao na robotehnicheskuyu konferenciji u „Skolkovo”, gdje se sastao s istomišljenicima iz Zelenograd „Neyrobotiks” glava tvrtke. Kao što se ispostavilo, inženjeri ove tvrtke također su zauzeti stvaranjem mišića iz šume, koji su prilično izvedivi.

Vrativši se u svoju domovinu, Aleksandar Nikolejevich je počeo raditi s novom snagom. Već mjesec i pol dana nije bio sposoban sakupljati radne umjetne mišiće, nego i stvoriti stroj za njihovo uvijanje, što je učinilo da se zavrti linije strogo ponovljivim.

Umjetna mišićavost Navještenja

Kako bi stvorio pet centimetara mišića, AN Semochkin treba nekoliko metara žice i 20 cm obične ribarske linije. Aparat za "proizvodnju" mišića, slučajno, tiskan na 3D pisaču, okreće mišiće 10 minuta. Zatim se konstrukcija pola sata stavi u pećnicu koja se zagrije na +180 stupnjeva Celzijusa.

Aktiviranje takvog mišića može biti uz pomoć električne struje - dovoljno je povezati izvor s žicom. Kao rezultat toga, počinje se zagrijavati i prenijeti toplinu na ribolov. Potonja je rastegnuta ili skraćena - ovisno o vrsti mišića koji je stroj upao.

Planovi izumitelja

Novi projekt Aleksandra Semochkina je "učiti" stvorene mišiće da se vrate u početno stanje brže. To može biti pomoglo brzom hlađenju žice za napajanje - znanstvenik pretpostavlja da će takav proces biti brži podvodni. Nakon dobivanja takvog mišića prvi će vlasnik biti Iskanderus - antropomorfni robot BSPU.

Znanstvenik tajno ne čuva svoj izum - prenosi videozapise na "Youtube" i planira napisati članak s detaljnim uputama za izradu stroja koji pomiče mišiće iz linije i žice.

Vrijeme ne prestaje - umjetni mišići, za koje smo vam rekli, već se koriste u operaciji za endo- i laparoskopske operacije. A u laboratoriju, "Disney" sa svojim sudjelovanjem okupila je funkcionalnu ruku.