Zespół naukowców ze Szkoły Inżynierii i Nauk Stosowanych Uniwersytetu Columbia opracował nowy rodzaj syntetycznych mięśni miękkich, które można wytwarzać przy użyciu technologii druku 3D. Materiał okazał się bardzo mocny i jest w stanie wytrzymać 1000-krotnie większy ciężar niż jego własny, a granica jego sprężystej deformacji (rozciągania) energii jest 15-krotnie większa w porównaniu z tkankami prawdziwych mięśni.
Materiał nie wymaga stosowania zewnętrznego źródła do kontroli ciśnienia, co często spotyka się w innych istniejących rozwiązaniach, które opierają się na energii pompowania pneumatycznego lub hydraulicznego (inflacji). Komponenty te zwykle zajmują dużo miejsca, przez co są niewygodne w użyciu podczas budowy maszyn, w których ważna jest zwartość i niezależność.
Podstawą mięśni syntetycznych jest kauczuk silikonowy, który ma porowatą strukturę wypełnioną etanolem. Materiał napędzany jest prądem elektrycznym małej mocy, przenoszonym przez bardzo cienkie przewody o wysokiej rezystancji.
Mięśnie syntetyczne przed i po aktywacji
„Poczyniliśmy pewne postępy w tworzeniu cyfrowego mózgu dla robotów, ale ich ciała są nadal na prymitywnym poziomie” - skomentował Hod Lipson, profesor inżynierii mechanicznej, kierujący projektem.
„To duży element układanki i podobnie jak biologia, zaprojektowane syntetyczne mięśnie mogą przybierać i kształtować na tysiące różnych sposobów. Zaczynamy pokonywać jedną z ostatnich przeszkód, które uniemożliwiły stworzenie realistycznych robotów”.
Nowe mięśnie syntetyczne mogą być bardzo przydatne w projektowaniu i produkcji tak zwanych „miękkich” robotów. W ostatnich latach dokonał się ogromny postęp w tworzeniu maszyn zdolnych do wykonywania wielu delikatnych zadań. Jednak nadal istnieje wiele czynności, których solidne roboty nie mogą wykonać.
Przechwytywanie i manipulowanie przedmiotami wymaga poziomu zręczności i elastyczności, których nie może zapewnić obecna technologia. Nowe materiały, jak ten omówiony w tym artykule, pozwolą na stworzenie robotów zdolnych do manipulowania miękkimi i małymi przedmiotami bez powodowania ich uszkodzeń.
Film promocyjny:
Maszyny wykorzystujące takie technologie będą w stanie niezawodnie pomóc osobie w pracy w sytuacjach, w których wymagane są delikatne czynności, np. W medycynie. Jest całkiem możliwe, że takie materiały zaczną być stosowane w protezach nowej generacji, które będą w stanie zapewnić poziom kontroli znacznie wyższy niż zapewniają obecne protezy.
Obecnie naukowcy z Uniwersytetu Columbia planują ulepszyć mięśnie syntetyczne i zastąpić używane druty o wysokiej rezystancji materiałami o wysokiej przewodności, aby zwiększyć szybkość i efektywność reakcji mięśni.
Nikolay Khizhnyak