Mesterséges izmok a saját kezükben: gyártás és jellemzők

A modern robotok sokat tehetnek. De messze vannak az emberi könnyektől és a kecses mozgásoktól. És a hiba tökéletlen mesterséges izmok. Számos ország tudósai próbálják megoldani ezt a problémát. A cikket a csodálatos találmányok rövid áttekintésére szentelik.

Szingapúri tudósok polimerizmusa

A humanoid robotok felé tett lépést a közelmúltban a szingapúri Nemzeti Egyetem feltalálói tették. Ma a androids-heavyweights a hidraulikus rendszerek működése miatt mozognak. Az utóbbi jelentős hátránya kis sebesség. A szingapúri tudósok által bemutatott mesterséges izmok lehetővé teszik a kiborgok számára, hogy ne csak olyan tárgyakat emeljenek fel, amelyek 80-szor nehezebbek a saját testsúlyuknál, hanem olyan gyorsan, mint egy emberi lény.

Az ötszörös kiterjesztésű innovatív fejlesztés segít "megkerülni" a robotokat még a hangyákat is, amelyek, mint tudják, 20-szor nehezebb tárgyakat hordoznak, mint a saját borjuk. A polimer izmok a következő előnyökkel rendelkeznek:

• rugalmassága;
• Lenyűgöző erő;
• rugalmassága;
• Néhány másodpercen belül megváltoztathatja alakját;
• A kinetikus energia elektromos energiává alakítása.

A tudósok azonban nem fognak megállni - a mesterséges izmok megtervezésére irányuló tervükben, ami lehetővé tenné a robot számára, hogy felemelje a terhelést, 500-szor nehezebb, mint maga!

Harvard felfedezése - az elektródákból és az elasztomerekből származó izmok

A Harvard Egyetem Alkalmazott és Műszaki Tudományi Iskolájában dolgozó feltalálók kvalitatív módon új mesterségeket mutattak az úgynevezett "puha" robotok számára. A tudósok szerint az utódaik puha elasztomerből és elektródákból állnak, amelynek összetétele a szén nanocsövek tulajdonságai nem rosszabbak az emberi izmokhoz képest.

Ma már létező robotok, amint már említettük, olyan hajtásokon alapulnak, amelyek mechanizmusa hidraulika vagy pneumatika. Az ilyen rendszerek sűrített levegővel vagy kémiai reakciókkal működnek. Ez nem teszi lehetővé, hogy olyan robotot tervezzen, amely olyan puha és gyors, mint egy ember. A Harvard kutatói megszüntették ezt a hiányosságot, ami a robotok számára a mesterséges izmok minőségi új fogalmát teremtette.

A kiborgok új "izomzata" egy többrétegű struktúra, amelyben a Clark laboratóriumában létrehozott nanotube elektródák irányítják a rugalmas elasztomerek felső és alsó rétegeit, amelyek a Kaliforniai Egyetemen már a tudósok agykutatói. Az ilyen izmok ideálisak mind a "puha" androidokhoz, mind a laparoszkópos műszerekhez.

Ezen a figyelemre méltó találmányon a Harvard tudósai nem álltak meg. Az egyik legfrissebb fejlesztés egy biorobot-korcsolya. Elemei a patkány szívizomsejtek, az arany és a szilikon.

A Bauchman-csoport találmánya: más típusú mesterséges izmok szén nanocsöveken alapulva

1999-ben, az ausztráliai Kirchberg városában, az Innovatív anyagok elektronikus tulajdonságairól szóló nemzetközi téli iskolája 13. ülésén Ray Bauhmann, az Allied Signal-n dolgozó tudós és nemzetközi kutatócsoport vezetésével előadást tartott. Üzenetét a mesterséges izmok készítésével foglalkoztam.

A fejlesztők Ray Bauchman vezetésével képesek nanocsövek formájában nanocsövek formájában bemutatni a szén nanocsöveket. A találmány szerinti csövek minden tekintetben összefonódtak és összefonódtak egymással. A nanopapír magától is úgy nézett ki, mint a szokásos - kézben tartható, csíkokra és darabokra vágva.

A csoport kísérlete nagyon egyszerű volt - a tudósok a nanopapírdarabokat a ragasztószalag különböző oldalaihoz rögzítették, és ezt a szerkezetet sós elektromosan vezető megoldássá tették. Miután a kisfeszültségű akkumulátor bekapcsolt állapotban volt, mindkét nanovezeték meghosszabbodott, különösen az elektromos akkumulátor negatív pólusához csatlakoztatott; Aztán a papír meghajlott. A mesterséges izom modellje működött.

Sam Bauhman úgy véli, hogy a minőségi frissítés után a találmány jelentősen megváltoztatja a robotikát, mert az ilyen szénizmok a hajlítás / kiterjesztés során elektromos potenciált hoznak létre - energiát termelnek. Ráadásul az ilyen izom háromszor erősebb, mint egy ember, rendkívül magas és alacsony hőmérsékleten is működhet, alacsony árammal és feszültséggel dolgozva. Elég lehet használni az emberi izmok protézisére.

Texas University: mesterséges izmok a horgászbotosból és a varrócérna

Az egyik legmegdöbbentőbb a Dallas-i Texas Egyetem tudományos csoportjának munkája. Készített egy mesterséges izomzat modellt, erősséggel és hatalommal, amely hasonlít egy sugárhajtású motorhoz - 7,1 ló / kg! Az ilyen izmok több százszor erősebbek és produktívabbak, mint az emberi. De a legmeglepőbb dolog az, hogy primitív anyagokból készültek - nagy szilárdságú polimer és varrócérna.

Az ilyen izom táplálása a hőmérséklet csökkenése. Varrócérját vékony fémréteg borítja. Azonban a jövőben a robotok izmai táplálhatók a környezeti hőmérséklet különbségeiből. Ez a tulajdonság, az úton, használható időjáráshoz igazított ruhák és más hasonló eszközök.

Ha a polimer egy irányba csavarodik, akkor hirtelen felmelegszik, ha felmelegszik, és gyorsan meghosszabbodik, és ha a másikban fordított irányban van. Ilyen egyszerű konstrukció például képes forgatni a teljes forgórészt 10 000 fordulat / perc sebességgel. Ráadásul az ilyen mesterséges izmok a vonalról az, hogy képesek legfeljebb az eredeti hossza 50% -ára kötni (az ember csak 20% -kal). Ráadásul csodálatos kitartással is megkülönböztetik őket - ez az izom nem "fáradt" még az akció egy millió ismétlése után sem!

Texastól az Amurig

A Dallas-i tudósok felfedezése számos kutatót ihletett a világ minden tájáról. Sikeresen megismételni tapasztalataikat azonban csak egy robotikára lehetett volna képes - Alexander Nikolaevich Semochkin, a BSPU informatikai laboratóriumának vezetője.

Kezdetben a feltaláló türelmesen várt új tudományi cikkekről az amerikai kollégák találmányának hatalmas bevezetésével kapcsolatban. Mivel ez nem történt meg, az Amur kutató úgy döntött, hogy hasonló gondolkodású emberekkel megismétli a csodálatos élményt, és önmagában rézhuzalból és horgászbotból készült mesterséges izmokat hoz létre. De sajnos a példány nem volt életképes.

Inspiráció Skolkovótól

Vissza az Alexander Semochkin szinte elhagyott tapasztalataihoz - a tudós Skolkovóban egy robotos konferencián volt, ahol találkozott hasonló gondolkodású, Zelenogradból, a Neurobotics vezetőjével. Mint kiderült, ennek a cégnek a mérnökei is elfoglalják az izmokat az erdőből, ami nagyon életképes.

A szülőföldjére visszatérve Alexander Nikolayevics új erővel kezdett dolgozni. Egy hónap és másfél éven át nem csak a működő izmokat gyűjtötték össze, hanem egy gépet is meg kellett csavarniuk, ami szigorúan megismételhetővé tette a vonalak fordulatait.

Az Annaláció mesterséges izomzata

Az öt centiméteres izom létrehozásához az AN Semochkin több méteres vezetéket és 20 cm-es hagyományos halászvonalat igényel. A 3-as nyomtatóra nyomtatott, esetenként "izmok" gyártására szolgáló készülék 10 percig csavarja az izomot. Ezután a szerkezetet fél órán át +180 Celsius fokos fűtött sütőbe helyezzük.

Lehetséges az ilyen izom aktiválása elektromos áram segítségével - elegendő ahhoz, hogy a forrást a vezetékre csatlakoztassa. Ennek eredményeként felmelegszik és átadja a hőt a halászhálónak. Az utóbbi feszített vagy összehúzódott - attól függően, hogy az izom típusa a gép megcsavarodott-e.

A feltaláló tervei

Alexander Semochkin új projektje, hogy "tanítsa" a létrehozott izmokat, hogy gyorsabban térjen vissza az eredeti állapotba. Ezt segítheti az adagolóhuzal gyors hűtése - a tudós feltételezi, hogy egy ilyen folyamat gyorsabban lesz víz alatt. Miután ilyen izomot kaptak, az első tulajdonos az Iskanderus - antropomorf robot BSPU.

A tudós nem tartja titokban a találmányát - a klipeket a "Youtube" -re helyezi, és azt tervezi, hogy leír egy cikket részletes utasításokkal egy olyan gép létrehozására, amely megdönti az izmokat a vonalról és a vezetékről.

Az idő nem áll meg - a mesterséges izmokat, amit mondtunk, már használják az endo- és a laparoszkópos műtéteknél. És a laboratóriumban a "Disney" a részvételükkel működőképes kézzel gyűlt össze.