Штучні м'язи обігнали по потужності справжні

Розроблено технологію створення недорогих штучних м'язів на основі жорсткого каркасу, укладеного в м'яку камеру. М'язи скорочуються за рахунок зменшення в них тиску, причому їх можна створювати, використовуючи різні матеріали, стаття опублікована в журналі.

Інженери, які розробляють роботів, нерідко використовують у своїх винаходах конструкції, що нагадують за функціями живих істот. Незважаючи на це, для руху роботи все одно найчастіше використовують електромотори або двигуни внутрішнього згоряння, сполучені зі складними механічними передачами. Деякі дослідники дотримуються іншого підходу і розробляють джерела руху, більш близькі за своїм пристроєм до м'язів. Вже існує чимало прототипів штучних м'язів, які можуть скорочуватися подібно до справжніх м'язів, але майже всі вони вимагають дорогих матеріалів і технологічних процесів, при цьому ефективність багатьох з них все ще низька.

Дослідники під керівництвом Роберта Вуда (Robert Wood) з Гарвардського університету розробили просту і недорогу технологію створення ефективних штучних м'язів, які можна створювати з великої кількості різних матеріалів. Принципова схема створення таких актуаторів досить проста. Як основу використовується каркас заданої форми, який може складатися і розкладатися. Потім навколо цього каркаса склеюються або сплавляються два фрагменти плівки з полімеру або іншого повітропроникного і м'якого матеріалу. Таким чином формується м'яка камера з жорстким каркасом всередині, яка підключається до джерела різниці тиску.

Управління актуатором відбувається за рахунок зменшення або збільшення тиску рідини або газу всередині камери. В результаті актуатор починає змінювати форму: складатися або навпаки збільшуватися в розмірах, а у випадку з каркасом складної форми, здійснювати інші рухи - наприклад, згинатися в певний бік.

За допомогою такої технології дослідники створили кілька прототипів актуаторів, і виміряли їх ефективність. Один з цих прототипів, що являє собою десятисантиметровий лінійний актуатор вагою менше трьох грам, зміг підняти вантаж масою більше трьох кілограм. Дослідники підрахували, що пікова потужність таких актуаторів становить близько двох кіловат на кілограм маси, що робить їх потужнішими за справжні скелетні м'язи ссавців.

Раніше вчені представляли безліч прототипів штучних м'язів, що працюють на основі різних принципів. Деякі також працюють за рахунок тиску, наприклад, робогусениця, основну частину якої займає полімерна піна, покрита силіконом, а також м'які вакуумні актуатори з безлічі порожніх комірок. Інші використовують для своєї роботи нагрівання: таким чином працюють м'язи на основі нейлонової ліски і недавно представлений матеріал, наповнений бульбашками з етанолом, який при нагріванні перетворюється на газ і розширюється. Крім цього нещодавно був представлений актуатор з безлічі шарів почесного матеріалу, який розширюється при впровадженні в нього сторонніх іонів. До речі, не завжди штучні м'язи зроблені повністю зі штучних матеріалів. Тайванські вчені зробили м'язи з тонкої плівки зі шкірки цибулі, яка скорочується під дією електрики.