«асвеченные мышцы роботов действуют в тыс€чу раз быстрее человеческих

08.09.2006, 12:48



«асвеченные мышцы роботов действуют в тыс€чу раз быстрее человеческих
ѕока хороших синтетических мышц не создали, роботам приходитс€ довольствоватьс€ электромоторами или пневматикой (фото с сайта news.bbc.co.uk).

ѕо удельной мощности и быстроте действи€ мышцы человека превосход€т традиционные электрические или пневматические приводы дл€ роботов. ¬ попытке найти ненадЄжным узлам замену учЄные придумывают самые необычные типы искусственных мышц.

„ем плохи электромоторы или пневматические (гидравлические) цилиндры в качестве приводов манипул€торов? ¬ них есть подвижные детали, а значит — трение и износ.

ќчень заманчиво заменить такие приводы чем-то похожим на живую мышцу. ќна ведь только сокращаетс€ и расслабл€етс€. — виду Ц просто. Ќо ничего более надЄжного, бесшумного и долговечного дл€ машин и пожелать нельз€.

ƒа и люд€м подобные синтетические мышцы пригодились бы: только представьте лЄгкий и бесшумный экзоскелет, эффективный протез или даже мышцу-имплантат.

”вы, эффективных искусственных мышц учЄные пока не придумали. “е, что есть — по скорости работы уступают живым раз в 100. Ќо хот€ бы в силе превосход€т? ≈сли бы. ќсобой мощности создател€м таких мускулов достичь пока не удалось.

¬есной этого года прошло первое в мире соревнование по армрестлингу между человеком и искусственными мышцами (трЄх типов), закончившеес€ победой человечества в лице 17-летней девушки.

ј там ведь на сцену "выходили" самые свежие разработки в этой сфере: разного вида и принципа действи€ электроактивные полимеры (электропровод€щие и диэлектрики) и даже один полимер-гель, активируемый впрыскиванием кислоты.

—идней …ип (фото с сайта dmse.mit.edu).

—идней …ип (фото с сайта dmse.mit.edu).
ѕрофессор —идней …ип (Sidney Yip) из отделени€ материаловедени€ и инжиниринга ћассачусетского технологического института (DMSE) полагает, что нашЄл решение как минимум одной проблемы: ускорени€ работы искусственных мышц. ѕричЄм сразу Ц в дес€тки тыс€ч раз.

—интетические мышцы могут быть хоть в тыс€чу раз быстрее человеческих мускулов, сообщают авторы новой работы. ƒа ещЄ с очень низким энергопотреблением и "бонусом" в виде простоты конструкции.

ќтталкивались …ип и его коллеги от уже известных исследований в области электроактивных полимеров.

 ак поступали учЄные раньше? Ѕрали электропроводные полимеры, добавл€ли к ним ионы, которые прикрепл€лись к цепочке, создава€ в этом месте небольшой изгиб Ц солитон.

“еперь, если к нужным местам полимера подводить электрический зар€д Ц солитон будет перемещатьс€, заставл€€ цепь изгибатьс€. »з множества таких цепей тогда можно составить мышцу, реагирующую сокращением на подачу электрического напр€жени€.

ќдин из вариантов синтетической мышцы текущего образца. —олитон (отмечен красными и синими полосами) проходит вдоль полимерной цепи (голубой Ц водород, жЄлтый — углерод). "”правл€ет" солитоном ион натри€ (красна€ точка) (иллюстраци€ с сайта web.mit.edu).


ќдин из вариантов синтетической мышцы текущего образца. —олитон (отмечен красными и синими полосами) проходит вдоль полимерной цепи (голубой Ц водород, жЄлтый — углерод). "”правл€ет" солитоном ион натри€ (красна€ точка) (иллюстраци€ с сайта web.mit.edu).

“акой подход (насыщение полимеров ионами) сулит повышение мощности "мышечного волокна", но он же приводит к росту его размеров и массы, и он же, увы, "гарантирует" посредственную скорость сокращени€ мышцы.

“еперь в MIT вычислили, что добавл€ть ионы вовсе не нужно. “еоретически, направл€€ на электропроводную полимерную цепь свет специфической частоты, можно сформировать солитон и управл€ть его перемещением вдоль цепи.

ј без дополнительного веса ионов подобные полимеры могут согнутьс€ или разогнутьс€ намного быстрее.

ћышца нового типа. Ёлектрически нейтральна€ полимерна€ цепь (зелЄный цвет) находитс€ в согнутом состо€нии. ќблучение с правильно подобранной частотой создаЄт положительные зар€ды (красный цвет) в ограниченной области. «ар€ды мен€ют химическую св€зь между звень€ми цепи, распр€мл€€ еЄ на этом участке. ѕеремещение луча позвол€ет управл€ть волокном (иллюстраци€ с сайта web.mit.edu).


ћышца нового типа. Ёлектрически нейтральна€ полимерна€ цепь (зелЄный цвет) находитс€ в согнутом состо€нии. ќблучение с правильно подобранной частотой создаЄт положительные зар€ды (красный цвет) в ограниченной области. «ар€ды мен€ют химическую св€зь между звень€ми цепи, распр€мл€€ еЄ на этом участке. ѕеремещение луча позвол€ет управл€ть волокном (иллюстраци€ с сайта web.mit.edu).

ѕока такие синтетические мышцы существуют лишь в компьютерных модел€х. Ќо они Ц многообещающие. ¬о вс€ком случае, авторы исследовани€ забрались в такие глубины, как уравнение ЎрЄдингера, поведение электронов в полимерной цепочке, с точки зрени€ квантовой механики, и так далее.

–абота ещЄ не завершена. Ќо, может быть, именно синтетические мышцы, активируемые светом, позвол€т роботам стать более похожими на людей. ј некоторых людей Ц на роботов.


»сточник: MEMBRANA.RU

 лючевые слова:
мышцы
солитон
мышцу
мощности
работы
роботов
полимеры
мускулов
вдоль
цепочке
могут
иллюстраци€
управл€ть
приводы
авторы
превосход€т
роботам
людей
тыс€чу
полимеров
между
действи€
области
–обототехнические помощники
робот
робототехника


¬ернутьс€ в рубрику:

–оботы помощники


≈сли вы хотите видеть на нашем сайте больше статей то кликните ѕоделитьс€ в социальных сет€х! —пасибо!

ќбратите внимание полезна€ информаци€.