Разработаны искусственные мышцы для роботов

Исследователи из Института механического интеллекта, Пиза, Италия разработали мягкие биоразлагаемые искусственные мышцы. Они могут использоваться для роботов, работающих на земле, под водой и в космосе. В отличие от существующих моделей новые мышцы могут создавать усилие достаточно долгое время, сопоставимое с сокращением природных мышц.
Разработаны искусственные мышцы для роботов 
Искусственные мышцы и актуаторы. Scuola Superiore Sant'Anna Pisa
Сегодня уже разработаны сотни моделей искусственных мышц, но все они значительно уступают природным. Новая модель позволяет надеяться, что и в этой области роботики возможно серьезное продвижение.

Приводы (актуаторы), преобразующие электрическую энергию в движение, играют важнейшую роль в нашей повседневной жизни, хотя часто остаются незамеченными. В последние годы внимание ученых привлекают актуаторы на основе мягких биоразлагаемых материалов. Такие актуаторы — легкие и бесшумные. Простой подход к созданию мягких актуаторов заключается в использовании мультиматериальных структур, таких как «карманы» из гибких полимерных пленок, заполненные маслами и покрытые токопроводящими пластиками.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

При электрической активации пленка вытесняет жидкость и сжимает карман, подобно биологической мышце. Эта система может быть использована для создания искусственных мышц для роботов, регулируемой оптики или тактильных поверхностей. Однако до сих пор электрическая активация обеспечивала лишь кратковременное сокращение мышц, что существенно ограничивало возможности практического применения.

Искусственные мышцы

Теоретическая схема работы искусственных мышц
Теоретическая схема работы искусственных мышц
https://www.nature.com/articles/s41928-023-01057-0
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Исследователь Ион-Дан Сырбу из Института механического интеллекта, Scuola Superiore Sant'Anna, Пиза, Италия совместно с австрийской исследовательской группой разработал систему, позволяющую точно измерять силу в таких приводах.

«Во время исследования распространенных комбинаций материалов, — поясняет ученый. — "Я экспериментировал с пластиковой пленкой, которую мой коллега Дэвид Пренингер использовал в своей работе для создания биоразлагаемых искусственных мышц. Как только мы заметили, что этот материал может поддерживать постоянную усилие в течение долгого времени, мы поняли, что сделали важное открытие".

С тех пор команда работала над теоретической моделью и проводила глубокие исследования характеристик материала. Стало очевидно, что основные экспериментальные результаты могут быть точно описаны с помощью простых моделей.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Используя найденные комбинации материалов, ученые успешно разработали и эксплуатируют различные типы искусственных мышц, оптику с переменным градиентом и тактильные дисплеи.

Соавтор работы профессор Марко Фонтана подчеркивает: «Понимание фундаментальных механизмов, лежащих в основе мягких актуаторов способно сделать значительный скачок в области мобильных роботов для наземных, морских и космических исследований. Все эти отрасли находятся в поиске недорогих и высокопроизводительных решений, которые также должны обеспечивать низкое энергопотребление и отсутствие вредного воздействия на окружающую среду».