Мой город:
8 (812) 309 36 18
Каталог товаров
Корзина

В корзине 0 товаров


Искусственные мышцы позволяют роботам поднимать вес, превышающий их собственный
в 80 раз


Искусственные мышцы

Роботы с искусственными мышцами будут обладать невероятной силой

Классическая сцена из научной фантастики: Робот получает повреждения и из-под его искусственной плоти виднеются механизмы и провода - главные органы его механической природы. Представляемое фантастами будущее, как мы видим, не развивается по их сценарию, а идёт путём технологической биомимикрии. Последним инновационным прорывом в этой области стали искусственные мышцы для роботов, разработанные специалистами инженерного факультета Национального университета Сингапура. Эти наномыщцы способны увеличиваться в длину в 5 раз по сравнению со своим первоначальным размером и выдерживать вес, превышающий их собственную массу в 80 раз, что позволит создавать небольших по размеру, но очень сильных роботов с эффективной двигательной системой.

В 1960 году Джон У. Кэмпбелл-младший, редактор журнала Analog Science Fiction, указал на основные проблемы роботов, которые остаются нерешёнными и по сегодняшний день. Он обрисовал ситуацию, в которой на пересечённой местности человека преследует орда роботов-убийц злобного гения. Роботы становились бессильными перед препятствиями, которые обычный человек мог с лёгкостью преодолеть. Они тонули в грязи или запутывались в кустах, а те, кто несмотря на препятствия продолжал преследование, оказывались такими лёгкими и слабыми, что человек ломал их голыми руками.

По сути, роботы являются слабаками. Мы все привыкли полагать, что они способны поднимать тяжелые предметы или гнуть стальные пруты. Однако главная проблема здесь кроется в том, что энергооборудование роботов чрезвычайно тяжёлое, а для тяжёлой работы требуется применение гидравлики. В сравнении с человеком, роботы слабы и способны поднимать тяжести только в половину собственного веса.

Кроме того, движение роботов обеспечивается передаточными механизмами, приводами, пневматикой или гидравликой, которые нуждаются в высокоточной системе управления. Сами движения имеют «автоматизированный» характер - резкие и с небольшой задержкой. На сегодняшний день очень трудно создать робота, способного на лёгкие и плавные движения.

Одним из решений данной проблемы является биомиметика. Другими словами, разработчиками заимствуются у природы её готовые решения. Искусственные мышцы, работу над которыми учёные ведут в течение последних нескольких лет, являются одним из научных примеров этому. Вместо электродвигателей и насосов для приведения в движение кулачков или создания давления для жидкостей, искусственные мышцы представляют собой материал или устройство, которое расширяется и сжимается подобно биологическим мышцам. Отличие заключается лишь в том, что вместо сахара, искусственные мышцы питаются при помощи электрических полей, пневматических накопителей, ионов и тепловой энергии.

Важной деталью в вопросе силового потенциала искусственных мышц является их эластичность. Чем больше мышцы способны расширяться, тем выше их сила. В настоящее время искусственные мышцы способны растягиваться примерно в три раза. Это ограничивает не только их грузоподъёмность, но и уровень контроля, поэтому в настоящий момент движения за счёт их силы оставляют желать лучшего.

Заявленные, как первые в области робототехники, искусственные мышцы были разработаны командой из четырёх человек под руководством доктора Эдриана Коха в рамках научной программы Национального университета Сингапура и являются примером применения электроактивных полимеров. В данном случае, мышцы представляют из себя диэлектрический эластомер на каучуковой основе. При воздействии электрического поля, они изменяют свою форму. Теоретически, такой полимер может увеличиваться до десяти раз и поднимать вес в 500 раз больше собственной массы. Самое главное, что это ещё не предел.

«Материалы изготовления имитируют деятельность настоящих человеческих тканей и быстро реагируют на электрические импульсы. Этого не позволяют традиционные на сегодняшний день медленные механизмы, приводимые в движение гидравликой», — рассказывает главный разработчик доктор Эдриан Кох. «Из-за всех этих механизмов движения роботов выглядят судорожными. Искусственные мышцы, напротив, очень гибкие, эластичные и способны изменяться за считанные доли секунды как настоящие мышцы. Роботы с такими мышцами будут больше походить на людей в движениях, но превосходить их в силе».

Искусственные мышцы меняют представления об андройдах, как о лязгающих металлическим звуком машинах. Уже сейчас можно смело заявить, что будущие роботы будут реалистичными, способными к мимическим выражениям лица и делать точные, грациозные движения. Также они будут обладать сверхсилой и способны поднимать вес, превышающий их собственный.

Кроме того, полимер может применяться и в обычной технике, как например краны. Дополнительным его преимуществом является способность преобразования и аккумулирования энергии, что позволит делать роботов, которые будут сами себя обеспечивать энергией после подзарядки в течение нескольких минут.

«Создаваемые нами искусственные мышцы отличаются не только высокой силой и реакцией. Их движения производят попутный продукт в виде энергии. Мышцы сокращаются и расширяются, преобразуя при этом механическую энергию в электрическую. Уникальные свойства материала изготовления позволяют поместить источник огромного количества энергии в небольшом модуле. По нашим подсчётам, генератор из 10 килограмм этого мягкого материала может производить такое же количество энергии, как электрическая турбина весом в одну тонну», - рассказал нам доктор Кох.

Доктор Кох и его команда уже подали заявку на получение патента на искусственные мышцы и продолжают работу над их усовершенствованием. Как заявляют сами разработчики, в течение пяти лет они создадут искусственную руку, которая будет в два раза меньше и легче человеческой руки, и сможет побеждать на соревнованиях по армрестлингу.


А вот видео с репортажем про британского пенсионера Найджела Экланда, который обзавёлся бионической рукой почти за 500 000 рублей.