Artificiella muskler med händerna: produktion och funktioner

Moderna robotar kan hantera. Men samtidigt är de långt ifrån mänskliga lätthet och nåd rörlighet. Och skulden för det - ofullkomliga artificiella muskler. Forskare i många länder försöker att lösa detta problem. Artikeln kommer att ägnas åt en kort genomgång av deras fantastiska uppfinningar.

Polymer muskler från Singapore forskare

Steg mot en mer människoliknande robotar nyligen har gjort uppfinnarna av National University of Singapore. Idag Androids tungviktare drag av driften av hydrauliska system. Betydande negativa förflutna - en liten hastighet. Artificiella muskler för robotar representeras av singaporianska forskare cyborg tillåter inte bara lyfta föremål som är 80 gånger tyngre än sin egen vikt, men också för att göra det så snabbt som en människa.

Innovativ design, lång sträcka upp till fem gånger, det hjälper att "bypass" de robotar även myror, som är kända, kan bära föremål upp till 20 gånger tyngre än vikten av sina egna celler. Polymer muskler har följande fördelar:

• flexibilitet;
• slående hållfasthet;
• flexibilitet;
• förmågan att ändra sin form under några sekunder;
• att omvandla den kinetiska energin till elektrisk energi.

Men på samma gång, forskare kommer inte att stanna där - i sina planer på att skapa artificiella muskler som skulle tillåta roboten att lyfta en last, är 500 gånger tyngre än honom!

Öppnandet av Harvard - musklerna i elektroderna och elastomer

Uppfinnare som arbetar vid Institutionen för tillämpad och teknik, Harvard University, presenterade en kvalitativt ny artificiella muskler för så kallade "mjuka" robotar. Enligt forskarna, deras avkomma, som består av en mjuk elastomer och elektroderna, vars sammansättning av kolnanorör, i sina egenskaper är inte sämre än den mänskliga muskeln!

Alla befintliga idag robotar, som redan nämnts, är baserade på enheter vars mekanism - en hydraulik eller pneumatik. Sådana system arbetar med tryckluft eller reaktion av kemikalier. Det är inte möjligt att konstruera en robot, som mjukt och snabbt som en människa. Harvard forskare har eliminerat denna brist genom att skapa ett nytt koncept för artificiella muskler för robotar.

De nya "muskler" cyborgs - en flerskiktsstruktur, i vilken elektroderna hos nanorör av Clark i labbet, som drivs av de övre och undre skikten av flexibel elast, är en skapelse av forskare från University of California redan. Dessa muskler är idealiska för både "mjuka" androider och laparoskopiska instrument kirurgi.

På denna märkliga uppfinning, gjorde Harvard forskarna inte stanna där. En av deras senaste utvecklingen - det BioRobot-ramp. Dess komponenter - hjärtmuskelceller hos råttor, guld och kisel.

Uppfinningen Bauhmana grupp: en typ av artificiella muskler baserat på kolnanorör

1999 i den australiska staden Kirchberg vid 13: e mötet i Internationella Winter skolan på elektroniska egenskaperna hos innovativa material, gjorde en presentation vetenskapsman Ray Bauhman arbetar i företaget Allied Signal och chef för internationell forskargrupp. Hans budskap var ämnet för artificiella muskler.

Utvecklare under Ray Bauhmana kan ge kolnanorör i form av ark nano. Tubuli i denna uppfinning är starkt sammanflätade och intrasslade med varandra. Hon nano hans utseende liknade vanligt - det var möjligt att hålla i sina händer, skuren i strimlor och bitar.

Experiment grupp sinne var mycket enkel - forskarna knutna till olika delar nano sidor tejp och tappade design i saltsyra ledande lösning. Efter slabovoltnaya batteri ingick, båda nanobelts förlängas, särskilt det som var ansluten till den negativa polen av de elektriska batterier; därefter böjt papper. Modell av artificiell muskel funktion.

Bauhman själv tror att hans uppfinning efter den kvalitativa moderniseringen omvandla signifikant robotteknik, eftersom sådana kol-muskler under böjning / sträckning skapar en elektrisk potential - producera energi. Förutom denna muskulatur är tre gånger starkare än en människa kan arbeta vid extremt höga och låga temperaturer, med användning av deras arbete med låg strömstyrka och spänning. Det är fullt möjligt dess tillämpningar och protes mänsklig muskel.

University of Texas: artificiella musklerna i lina och sytråd

En av de mest slående är ett verk av forskargrupper från University of Texas, som ligger i Dallas. Hon lyckades få en modell av artificiell muskel i styrka och kraft som påminner om en jetmotor - 7,1 hk / kg! Dessa muskler är hundratals gånger starkare och mer produktiv människa. Men det mest överraskande är att de är tillverkade av primitiva material - hög byggnadsställning av en polymer och sytråd.

Måltider sådana muskler - är temperaturfallet. Det ger en sytråd belagd med ett tunt skikt av metall. Men i framtiden, robotar muskler kan mata ut sina miljötemperaturförändringar. Denna funktion, förresten, det kan användas för att anpassa sig till vädret kläder och andra liknande anordningar.

Om du vrider polymeren i samma riktning, kommer det dramatiskt krymper vid uppvärmning och expandera snabbt när de kyls, men om den andra - är det i grunden tvärtom. Sådan naiv strukturen kan, till exempel, för att rotera rotorn med en hastighet markör 10 tusen. Rev / min. Plus, är dessa artificiella musklerna i fiskelinan att de kan reduceras till 50% av sin ursprungliga längd (endast 20 humant%). Dessutom är de kännetecknas av anmärkningsvärd uthållighet - denna muskulatur är inte "trött" även efter den miljonte upprepning av action!

Från Texas till Cupid

Öppnande av forskare från Dallas inspirerat många forskare från hela världen. Framgångsrikt upprepa sin erfarenhet, var dock bara en robotik - Alexander Nikolayevich Semochkin, chef för laboratoriet för informationsteknik på den vitryska statliga pedagogiska universitet.

Inledningsvis väntade uppfinnaren tålmodigt nya artiklar i Science om mass införande i utövandet av uppfinningen amerikanska motsvarigheter. Eftersom detta inte skedde, beslutade Siberian vetenskapsman med hans anhängare upprepa en underbar upplevelse och skapa dina egna händer artificiella muskler gjorda av koppartråd och fiskelina. Men, tyvärr, en kopia visade sig vara ohållbar.

Inspiration av "Skolkovo"

Tillbaka till nästan övergivna experiment Aleksandra Semochkina gjorde målet - vetenskapsmannen föll på robotehnicheskuyu konferens i "Skolkovo", där han träffade likasinnade från Zelenograd "Neyrobotiks" chef för företaget. Som det visade sig, är ingenjörer i bolaget också engagerad i skapandet av musklerna i skogen, vilket är ganska lönsamt.

Väl hemma, Alexander med nya krafter började arbeta. För sex veckor kunde han inte bara samla fungerande konstgjorda muskler, utan också att skapa en maskin för att vrida dem, vilket gjorde spolar av fiskelina är strikt repeterbar.

Annunciation artificiella muskler

Att skapa en fem centimeter muskel A.N. Semochkinu behöver flera meter av tråd och 20 cm vanlig fiskelina. Apparaten i "produktion" av muskler, förresten, tryckt den 3D-skrivare, vrider armen i 10 minuter. Sedan en halvtimme struktur placeras i en ugn för att bränna upp till 180 grader Celsius.

Manövrera en sådan muskel är möjlig med hjälp av elektrisk ström - det räcker att ansluta källan till tråden. Som ett resultat, börjar den att värma upp och överföra sin värme till fiskelina. Senast sträckt eller reduceras - beroende på vilken typ av muskler som vridna maskin.

planer för uppfinnare

Det nya projektet Aleksandra Semochkina - "lärde" av musklerna återgår snabbt till sitt ursprungliga tillstånd. Detta kan bidra till den snabba kylningen av matningskabel - vetenskapsmannen förutsätter att denna process kommer att ske under vatten snabbare. Efter en liknande muskel tas emot, den första i sitt ägare kommer Iskanderus - antropomorfa robot BSPU.

Forskaren inte håller sin uppfinning hemlighet - lägger ut filmerna på "Youtube" och planerar att skriva en artikel med detaljerade instruktioner om hur du skapar bilar, muskel vridning av fiskelina och tråden.

Tiden står inte stilla - konstgjorda muskler, som vi har sagt, som redan används i kirurgi för endo- och laparoskopisk kirurgi. Och i labbet, "Disney" med deras deltagande har samlat en fungerande hand.