Осветените роботизирани мускули действат хиляди пъти по-бързо от човешките
По специфична мощност и скорост на действие човешките мускули превъзхождат традиционните електрически или пневматични задвижвания за роботи. В опит да намерят заместител на ненадеждните възли, учените измислят най-необичайните видове изкуствени мускули.
Защо електрическите двигатели или пневматичните (хидравличните) цилиндри са лоши като задвижвания на манипулатори? Те имат движещи се части, което означава триене и износване.
Много е изкушаващо да замените такива задвижващи механизми с нещо, което прилича на жив мускул. Тя просто се свива и отпуска. На пръв поглед е просто. Но нищо по-надеждно, тихо и издръжливо за автомобили и не можете да желаете.
И хората също биха имали нужда от такива синтетични мускули: просто си представете лек и безшумен екзоскелет, ефективна протеза или дори мускулен имплант.
Уви, учените все още не са измислили ефективни изкуствени мускули. Тези, които съществуват, са 100 пъти по-ниски по скорост от живите, но превъзхождат ли ги поне по сила? Ако. Създателите на такива мускули все още не са успели да постигнат специална сила.
През пролетта на тази година се проведе първото в света състезание по борба с ръка между човек и изкуствени мускули (три вида), което завърши с победа на човечеството в лицето на 17-годишно момиче.
И там, в края на краищата, на сцената „излязоха“ най-новите разработки в тази област: електроактивни полимери от различни видове и принципи на действие (проводими и диелектрици) и дори един полимер-гел, активиран чрез инжектиране на киселина.
Професор Сидни Ип от Департамента по материалознание и инженерство на Масачузетския технологичен институт (DMSE) вярва, че е намерил решение на поне един проблем: ускоряване на изкуствените мускули. И веднага – десетки хиляди пъти.
Ип и колегите му започнаха от вече добре познатите изследвания в областта на електроактивните полимери.
Какво са направили учените в миналото? Те взеха електропроводими полимери, добавиха йони към тях, които бяха прикрепени към веригата, създавайки малък завой на това място - солитон.
Сега, ако се приложи електрически заряд на правилните места в полимера, солитонът ще се премести, което ще доведе до огъване на веригата. След това от множество такива вериги е възможно да се състави мускул, който реагира чрез свиване на подаването на електрическо напрежение.
Този подход (насищане на полимери с йони) обещава увеличаване на мощността на „мускулното влакно“, но също така води до увеличаване на неговия размер и маса и, уви, „гарантира“ посредствена скорост на мускулна контракция.
Сега MIT е разбрал, че изобщо не е необходимо да добавяте йони. Теоретично, чрез насочване на светлина с определена честота върху електропроводима полимерна верига, може да се образува солитон и да се контролира движението му по веригата.
И без добавеното тегло на йони, такива полимери могат да се огъват или разгъват много по-бързо.
Работата все още не е завършена. Но може би светлинно активираните синтетични мускули ще позволят на роботите да станат по-човекоподобни. И някои хора - на роботи.