Umělé svaly s rukama: výroba a vlastnosti

Moderní roboty umí poradit. Ale zároveň jsou daleko od lidského lehkostí a elegancí pohybu. A vinu za to - nedokonalé umělé svaly. Vědci v mnoha zemích se snaží tento problém vyřešit. Tento článek bude věnován stručný přehled svých úžasných vynálezů.

Polymerní svaly Singapurem vědci

Krok směrem k větší humanoidních robotů nedávno dělal vynálezce z National University of Singapore. Dnes Androidi těžké váhy tah ze strany provozu hydraulických systémů. Významný negativní minulost - malá rychlost. Umělé svaly pro roboty je reprezentována singapurských vědců cyborg umožní nejen ke zvedání předmětů, které jsou 80 krát těžší než jejich vlastní hmotnost, ale také na to tak rychle, jako člověk.

Inovativní design, dlouho protáhnout až pětkrát, pomáhá „bypass“ roboti dokonce mravenci, které jsou známé, mohou nést objekty až 20krát těžší než vahou svých vlastních buněk. Polymerní svaly mají následující výhody:

• flexibility;
• stávkující sílu;
• flexibility;
• schopnost měnit svůj tvar po dobu několika sekund;
• přeměnit kinetickou energii na elektrickou energii.

Nicméně, ve stejné době, vědci nebudou nekončí - v rámci svých plánů na vytvoření umělé svaly, které by umožnily robot zvednout náklad, je 500krát těžší než on!

Otevření Harvard - svaly elektrodami a elastomeru

Vynálezci, kteří pracují ve škole aplikované a inženýrství, Harvard University, předložila kvalitativně nové umělé svaly pro takzvané „měkké“ robotů. Podle vědců, jejich potomci, který se skládá z měkkého elastomeru a elektrodami, jejíž složení z uhlíkových nanotrubic, ve svých kvalitách nejsou horší než lidského svalu!

Všechny existující dnes roboty, jak již bylo zmíněno, jsou založeny na jednotkách, jejichž mechanismus - v hydraulice nebo pneumatiky. Takové systémy pracují tlakovým vzduchem nebo reakci chemikálií. Není možné sestrojit robota, jako je měkké a rychle jako muži. Harvard vědci eliminovat tento nedostatek tím, že vytvoří novou koncepci umělých svalů pro roboty.

Nové „svaly“ Kyborgové - struktura vícevrstvá, ve kterém elektrody nanotrubic Clark v laboratoři, které jsou vedeny horní a dolní vrstvy pružného elastomeru, je kreativního myšlení vědců z University of California již. Tyto svaly jsou ideální pro „měkké“ androidy a laparoskopických nástrojů v chirurgii.

Na tomto pozoruhodném vynálezu, vědci Harvard nezastavil se tam. Jeden z jejich nejnovější vývoj - to Biorobot-rampa. Jeho komponenty - buněk srdečního svalu u krys, zlato a křemík.

Vynález Bauhmana skupiny: jedna druhem artificiálního svalů na bázi uhlíkových nanotrubic

V roce 1999 v australském městečku Kirchberg na 13. zasedání Mezinárodní Zimní škola elektronických vlastností inovativních materiálů, udělali prezentaci vědec Ray Bauhman pracuje ve společnosti Allied Signal a vedoucí mezinárodního výzkumného týmu. Jeho poselství bylo téma umělých svalů.

Vývojáři pod Ray Bauhmana schopné poskytovat uhlíkové nanotrubice v podobě listů nanopaper. Trubičky v tomto vynálezu, jsou silně provázáno a zaplétá mezi sebou. Ona nanopaper jeho vzhled se podobal obvyklá - bylo možné držet v ruce, nakrájíme na proužky a kusy.

Experiment skupina mysl byla velmi jednoduchá - vědci spojené s různými kousky nanopaper stranách lepicí páskou a posouvá design v solné vodivého roztoku. Poté, co byl zařazen slabovoltnaya baterie, oba nanobelts prodloužily, zejména ten, který byl připojen k zápornému pólu elektrických akumulátorů; pak zvlněný papír. Model umělého fungování svalů.

Bauhman se věří, že jeho vynález po kvalitativní modernizaci významně změnit robotiku, protože tyto uhlíkové svaly během flexe / extenze vytvoření elektrického potenciálu - výrobě energie. Kromě toho svalstvo je třikrát silnější než člověk může pracovat při extrémně vysokých i nízkých teplotách, za použití jejich práce nízké intenzity elektrického proudu a napětí. Je docela možné, její aplikace a protetické lidské sval.

University of Texas: umělé svaly vlasec a šicí nitě

Jedním z nejvíce zarážející je dílem vědeckých skupin z University of Texas, který se nachází v Dallasu. Podařilo se jí získat model umělého svalu v síle a moci připomínající tryskový motor - 7,1 hp / kg! Tyto svaly jsou stokrát silnější a produktivního člověka. Ale nejvíce překvapující věc je, že jsou vyrobeny z primitivních materiálů - vysoké lešení polymerní a šicí nitě.

Stravování tyto svaly - je pokles teploty. Poskytuje šicí nitě potaženy tenkou vrstvou kovu. Nicméně, v budoucnu roboti svaly mohou živí jejich teplotních změn prostředí. Tato funkce, mimochodem, lze jej použít pro přizpůsobení se počasí oblečení a dalších podobných zařízení.

Máte-li otočit polymer ve stejném směru, bude to výrazně zmenšit při zahřátí a rychle expandovat, když se ochladí, ale v případě, že jiný - to je zásadním rozporu. Takové naivní struktura může, například, pro otáčení rotoru při otáčkách markeru 10 tis. Ot / min. Navíc, tyto umělé svaly vlasec je to, že může být snížena na 50% své původní délky (pouze 20 lidský%). Kromě toho se vyznačují pozoruhodnou vytrvalost - to svalstvo není „unavený“ i po milionté opakování akce!

Z Texasu do Amor

Otevření vědců z Dallasu inspiroval mnoho vědců z celého světa. Úspěšně zopakovat své zkušenosti, byl však pouze jeden robotiku - Alexander Nikolajevič Semochkin, vedoucí Laboratoře informačních technologií na Běloruské státní pedagogické univerzity.

Zpočátku, vynálezce trpělivě čekal na nové články ve vědě o masové zavedení do praxe tohoto vynálezu americkými protějšky. Vzhledem k tomu nedošlo, sibiřský vědec rozhodl se svými příznivci zopakovat skvělý zážitek a vytvořit si vlastní rukou umělé svaly vyrobené z měděného drátu a rybářským vlascem. Ale běda, jehož kopie se ukázal jako neudržitelný.

Vzorem „Skolkovo“

Zpět do téměř opuštěné pokusy Aleksandra Semochkina dělal věci - vědec padlo na robotehnicheskuyu konferenci v „Skolkovo“, kde se setkal s podobně smýšlejícími z Zelenograd, „Neyrobotiks“ vedoucí společnosti. Jak se ukázalo, že inženýři společnosti se rovněž podílí na tvorbě svalů lesa, což je docela životaschopný.

Po návratu domů, Alexander s novými silami začal pracovat. Po dobu šesti týdnů se mu podařilo nejen sbírat proveditelné umělé svaly, ale také vytvořit stroj pro jejich zkroucení, který dělal cívky s vlascem je přísně opakovat.

Annunciation umělé svaly

Chcete-li vytvořit pět centimetrů svalovou A. N. Semochkinu potřebovat několik metrů drátu a 20 cm obyčejný vlasec. Aparát „výrobu“ svalů, mimochodem, tištěný 3D tiskárně, zkroutí paži po dobu 10 minut. Potom polovina hodiny struktura je umístěna v peci hořící až + 180 ° C.

Actuate jako sval je možné pomocí elektrického proudu - stačí připojit zdroj na drát. V důsledku toho se začne zahřívat a předávat své teplo do vlasec. Poslední natažené nebo sníží - v závislosti na typu svalu, který stočeny stroj.

plány pro vynálezce

Nový projekt Aleksandra Semochkina - „učil“ svaly se rychle vrátí do původního stavu. To může pomoci k rychlému ochlazování přívodního drátu - vědec předpokládá, že tento proces bude probíhat pod vodou rychleji. Po přijetí podobný svalu, která je první svého majitele bude Iskanderus - antropomorfní robot BSPU.

Vědec nevede svůj vynález tajemství - vyloží videa na Youtube „“ a chystá se napsat článek s podrobným návodem na vytvoření auta, svalové kroucení vlasce a drátu.

Čas není v klidu - umělé svaly, které jsme vám řekli, již používá v chirurgii pro endo- a laparoskopické chirurgii. A v laboratoři, „Disney“ s jejich účastí získali fungující ruku.