Разработаны искусственные мышцы для роботов
Приводы (актуаторы), преобразующие электрическую энергию в движение, играют важнейшую роль в нашей повседневной жизни, хотя часто остаются незамеченными. В последние годы внимание ученых привлекают актуаторы на основе мягких биоразлагаемых материалов. Такие актуаторы — легкие и бесшумные. Простой подход к созданию мягких актуаторов заключается в использовании мультиматериальных структур, таких как «карманы» из гибких полимерных пленок, заполненные маслами и покрытые токопроводящими пластиками.
При электрической активации пленка вытесняет жидкость и сжимает карман, подобно биологической мышце. Эта система может быть использована для создания искусственных мышц для роботов, регулируемой оптики или тактильных поверхностей. Однако до сих пор электрическая активация обеспечивала лишь кратковременное сокращение мышц, что существенно ограничивало возможности практического применения.
Искусственные мышцы
Исследователь Ион-Дан Сырбу из Института механического интеллекта, Scuola Superiore Sant'Anna, Пиза, Италия совместно с австрийской исследовательской группой разработал систему, позволяющую точно измерять силу в таких приводах.
«Во время исследования распространенных комбинаций материалов, — поясняет ученый. — "Я экспериментировал с пластиковой пленкой, которую мой коллега Дэвид Пренингер использовал в своей работе для создания биоразлагаемых искусственных мышц. Как только мы заметили, что этот материал может поддерживать постоянную усилие в течение долгого времени, мы поняли, что сделали важное открытие".
С тех пор команда работала над теоретической моделью и проводила глубокие исследования характеристик материала. Стало очевидно, что основные экспериментальные результаты могут быть точно описаны с помощью простых моделей.
Используя найденные комбинации материалов, ученые успешно разработали и эксплуатируют различные типы искусственных мышц, оптику с переменным градиентом и тактильные дисплеи.
Соавтор работы профессор Марко Фонтана подчеркивает: «Понимание фундаментальных механизмов, лежащих в основе мягких актуаторов способно сделать значительный скачок в области мобильных роботов для наземных, морских и космических исследований. Все эти отрасли находятся в поиске недорогих и высокопроизводительных решений, которые также должны обеспечивать низкое энергопотребление и отсутствие вредного воздействия на окружающую среду».