Sztuczne mięśnie z rąk: produkcja i funkcje

Nowoczesne roboty mogą zajmować. Ale w tym samym czasie są one daleko od ludzi lekkości i gracji ruchów. A winę za to – Imperfect sztucznych mięśni. Naukowcy w wielu krajach starają się rozwiązać ten problem. Artykuł poświęcony będzie krótki przegląd ich niesamowite wynalazki.

Mięśnie polimeru przez naukowców Singapurze

Krok w kierunku bardziej humanoidalnych robotów niedawno wykonane wynalazców National University of Singapore. Dziś androidy heavyweights ruch przez działanie układów hydraulicznych. Znaczący negatywny przeszłość – mała prędkość. Sztuczne mięśnie do robotów jest reprezentowany przez singapurskich naukowców cyborg pozwalają nie tylko do podnoszenia przedmiotów, które są 80 razy cięższy od własnej masy, ale także zrobić to tak szybko, jak człowiek.

Innowacyjna konstrukcja, długa rozciągnąć aż do pięciu razy, pomaga do „ręcznego” Robots nawet mrówki, które są znane, mogą przenosić obiekty do 20 razy cięższe niż ciężarem własnych komórek. Mięśnie polimerowe mają następujące zalety:

• elastyczności;
• Uderzające siłę;
• elastyczności;
• możliwość zmiany swojego kształtu przez kilka sekund;
• do zamiany energii kinetycznej w energię elektryczną.

Jednak w tym samym czasie naukowcy nie zamierza na tym poprzestać – w swoich planach stworzenia sztucznych mięśni, które pozwoliłyby robot do podnoszenia ładunku, jest 500 razy cięższy od niego!

Otwarcie Harvardzie – mięśnie elektrodami i elastomeru

Wynalazcy, którzy pracują w szkole Stosowanej i Inżynierii na Uniwersytecie Harvarda, przedstawił nową jakościowo sztucznych mięśni dla tak zwanych „miękkich” robotów. Według naukowców, ich potomstwo, składający się z miękkiego elastomeru i elektrodami, którego skład z nanorurek węglowych, w ich jakości nie ustępują mięśnia ludzkiego!

Wszystkie istniejące roboty dzisiaj, jak już wspomniano, są oparte na dyskach, których mechanizm – z hydrauliki lub pneumatyki. Takie układy działają za pomocą sprężonego powietrza lub reakcji chemicznych. Nie jest możliwe skonstruowanie robota, takich jak miękkie i szybkie jak człowiek. Naukowcy z Harvardu wyeliminowały ten niedobór poprzez stworzenie nowej koncepcji sztucznych mięśni dla robotów.

Nowe „mięśnie” cyborgi – konstrukcja wielowarstwowa, w którym elektrody nanorurek Clark W laboratorium prowadzone przez górnych i dolnych warstw elastycznego elastomeru, jest dziełem naukowców z University of California już. Mięśnie te są idealne zarówno „miękkich” androidy i instrumentów laparoskopowych w chirurgii.

Na tym niezwykłym wynalazku, naukowcy z Harvardu nie poprzestał. Jedną z ich najnowszych osiągnięć – to biorobot-rampa. Jego komponenty – komórki mięśniowe serca u szczurów, złota i krzemu.

Wynalazek grupa Bauhmana: jeden rodzaj sztucznych mięśni na podstawie nanorurek węglowych

W 1999 roku w australijskim mieście Kirchberg na 13. posiedzeniu Międzynarodowej Szkoły zimą na właściwości elektronicznych innowacyjnych materiałów, dokonał prezentacji naukowiec Ray Bauhman pracuje w firmie Allied Signal i szef międzynarodowego zespołu badawczego. Jego przesłanie było tematem sztucznych mięśni.

Deweloperzy pod Ray Bauhmana zdolne do zapewnienia nanorurki węglowe w postaci arkuszy nanopaper. Kanaliki w niniejszym wynalazku są silnie ze sobą powiązane i splątane ze sobą. Ona nanopaper jego wygląd przypominał zwykły – można było trzymać w rękach, pokroić w paski i kawałków.

umysł grupy eksperymentalnej było bardzo prosty – badacze przyłączone do różnych elementów nanopaper stronach taśmy klejącej i spadły konstrukcję w solnego przewodzącego. Po bateria slabovoltnaya został włączony, oba nanobelts wydłużony, zwłaszcza taki, który został połączony z ujemnym biegunem baterii elektrycznych; potem zwinięty papier. Model sztucznej funkcjonowania mięśni.

Sam Bauhman wierzy, że jego wynalazek po modernizacji jakościowej znacząco przekształcić robotyki, ponieważ takie mięśnie węgla podczas zgięcia / przedłużenie stworzyć potencjał elektryczny – produkują energię. Poza tym muskulatura jest trzy razy silniejsze niż człowiek może pracować w bardzo wysokich i niskich temperaturach, przy użyciu ich praca niskie natężenie i napięcie. Jest całkiem możliwe, jej zastosowania i protetyczne mięsień ludzki.

University of Texas: sztuczne mięśnie żyłki i nici do szycia

Jednym z najbardziej uderzające jest praca grup naukowych z Uniwersytetu w Teksasie, który znajduje się w Dallas. Udało jej się uzyskać model sztucznego mięśnia w siłę i moc przypominający silnika odrzutowego – 7,1 KM / kg! Mięśnie te są setki razy silniejsze i bardziej produktywnego człowieka. Ale najbardziej zaskakujące jest to, że są one wykonane z materiałów pierwotnych – wysokim rusztowaniu nitki polimeru i szycia.

Posiłki te mięśnie – to spadek temperatury. Zapewnia nici do szycia pokryta cienką warstwą metalu. Jednak w przyszłości roboty mięśnie mogą karmić się ich zmiany temperatury otoczenia. Funkcja ta, nawiasem mówiąc, może być wykorzystane w celu dostosowania do ubrań pogodowych i innych podobnych urządzeń.

Jeśli przekręcić polimeru w tym samym kierunku, będzie znacznie kurczyć się po podgrzaniu i szybko rozwijać po schłodzeniu, lecz w przypadku drugiej – zasadniczo przeciwnie. Takie naiwny struktura może, na przykład, w celu obrócenia wirnika o marker prędkości 10 tys. Obr / min. Plus, te sztuczne mięśnie żyłki jest to, że mogą one być zmniejszone do 50% swojej początkowej długości (ludzki tylko 20%). Ponadto odznaczają się one niezwykłą wytrzymałość – to muskulatura nie jest „zmęczony”, nawet po milionowa powtórzenia akcji!

Z Teksasu do Kupidyna

Otwarcie naukowców z Dallas zainspirowało wielu naukowców z całego świata. Skutecznie powtórzyć swoje doświadczenie, jednak tylko jedna Robotyka – Aleksander Nikołajewicz Semochkin, kierownik Pracowni Technologii Informacyjnych w Państwowym Uniwersytecie Pedagogicznym białoruskim.

Początkowo wynalazca czekał cierpliwie na nowe artykuły w Nauce o masowym wprowadzeniem do realizacji wynalazku amerykańskich odpowiedników. Ponieważ tak się nie stało, Siberian naukowiec postanowił z jego zwolennicy powtórzyć wspaniałe doświadczenie i tworzyć własne ręce sztuczne mięśnie wykonane z drutu miedzianego i żyłki. Ale, niestety, kopia okazała się nie do utrzymania.

Inspiracja z „Skołkowo”

Powrót do niemal opuszczonych doświadczeniach Aleksandra Semochkina wykonany sprawę – naukowiec padł na konferencji robotehnicheskuyu w „Skołkowo”, gdzie spotkał się z podobnie myślącymi od Zelenograd „Neyrobotiks” szef firmy. Jak się okazało, inżynierowie firmy jest także zaangażowana w tworzeniu mięśni of the Woods, który jest dość opłacalne.

Powrót do domu, z nowymi siłami Aleksander zaczął działać. Przez sześć tygodni był w stanie nie tylko gromadzić realne sztuczne mięśnie, ale także stworzyć maszynę do ich skręcania, co sprawiło, że zwoje żyłki jest ściśle powtarzalne.

Zwiastowania sztuczne mięśnie

Aby utworzyć pięć centymetrów mięśni A. N. Semochkinu potrzeba kilku metrów drutu i 20 cm zwykła żyłka. Urządzenie „produkcji” mięśni, nawiasem mówiąc, drukowane 3D-drukarkę, wykręca rękę przez 10 minut. Następnie połowę struktura godzin umieszcza się w piecu do wypalania +180 stopni Celsjusza.

Uruchomić takich mięśni jest możliwe za pomocą prądu elektrycznego – wystarczy podłączyć źródło do drutu. W rezultacie, to zaczyna się nagrzewać i przekazuje swoje ciepło do żyłki. Ostatni rozciągnięte lub zmniejszone – w zależności od rodzaju mięśnia, które skręcone maszynę.

plany wynalazcy

Nowy projekt Aleksandra Semochkina – „nauczył” przez mięśnie szybko powraca do swojego pierwotnego stanu. To może pomóc szybkie chłodzenie przewodu zasilającego – naukowiec zakłada, że proces ten będzie odbywać się w wodzie szybciej. Po odebraniu podobny mięśni, po pierwsze jego właściciel Iskanderus – antropomorficzne robota BSPU.

Naukowiec nie zachowuje swój wynalazek tajny – kładzie się filmy na „YouTube” i planuje napisać artykuł ze szczegółowymi instrukcjami na temat tworzenia samochodów, skręcania mięśni żyłce i drutu.

Czas nie stoi w miejscu – sztuczne mięśnie, które wam powiedziałem, już stosowane w chirurgii endo- i chirurgii laparoskopowej. A w laboratorium „Disney” z ich udziałem Zebraliśmy funkcjonującego rękę.