Вчені створили штучні м’язи для роботів – вони у п’ять разів сильніші, ніж у людей
Фото: pixabay
В ідеалі вчені хочуть, щоб машини могли максимально точно відтворювати руху м’язів людини, а ще краще – перевершувати їх. Нові штучні м’язи обіцяють прорив у цій галузі.
Про це пише Zoom.
Для розробки нових технологій в м’якій робототехніці нерідко використовуються принципи біомімікрії. Ці принципи мають за основу імітацію руху м’язів людини приводами машинних механізмів. Але, наприклад, гідравлічні і електричні двигуни досить продуктивні, при цьому жорсткість не дозволяє широко їх використовувати саме в робототехніці.
В університеті Північної Арізони (NAU) розробили штучну мускулатуру з високою ефективністю. Нова розробка на основі гідравлічного приводу забезпечує більш людиноподібні рухи завдяки її гнучкості та здатності адаптуватися і навіть випереджає людські м’язи по ряду характеристик.
Самі дослідники назвали нові приводи “каватаппі” через їх схожості з однойменним різновидом італійської пасти, коротких рифлених спіралей з невеликим числом витків.
Гідравлічний привід штучних м’язів виготовлений з недорогих полімерних трубок. Спрацьовування відбувається в результаті впливу на трубки: спочатку вони витягуються, що підсилює анізотропію їх мікроструктури, а потім скручуються і по спіралі змотуються.
Після витягування і скручування гідравлічне або пневматичний тиск всередині трубки призводить до локального розкручування спіральної мікроструктури. Це розкручування проявляється як скорочення кроку спіралі.
При наявності джерела гідравлічної або пневматичної активації ці пристрої можуть значно перевищувати аналогічні технології спрацьовування з термічною активацією щодо ширини смуги спрацьовування, ефективності, моделювання і керованості, а також в практичній реалізації. Розробка здатна генерувати більше енергії, тому хороша для робототехніки.
Вже на початковому етапі розробники продемонстрували, що мускулатура каватаппі скорочується більш ніж на 50% від своєї початкової довжини, а ефективність механічного скорочення становить близько 45%. Крім того, штучні м’язи каватаппі мають максимальну питому теплоту і потужність 0,38 кДж / кг і 1,42 кВт/кг відповідно. Це, своєю чергою, в 10 і 5 разів вище, ніж у скелетної мускулатури в тілі людини. Подальший розвиток цієї технології, на думку вчених, призведе до ще вищої продуктивності.
Нагадаємо, група фахівців з машинного навчання показала робота, який навчився ходити самостійно, отримавши базові навички локомоції за три години.