Nykyaikaiset robotit voivat tehdä paljon. Mutta samaan aikaan ne ovat kaukana inhimillisestä liikkeiden helppoudesta ja suloisuudesta. Ja vika on epätäydelliset keinolihakset. Monien maiden tutkijat yrittävät ratkaista tämän ongelman. Artikkeli on omistettu lyhyelle katsaukselle heidän hämmästyttäviin keksintöihinsä.
Polymeerilihakset Singaporen tutkijoilta
Singaporen kansallisen yliopiston keksijät ottivat äskettäin askeleen kohti humanoidirobotteja. Nykyään raskaansarjan androidit saavat voimansa hydraulijärjestelmistä. Jälkimmäisen merkittävä haittapuoli on alhainen nopeus. Singaporelaisten tutkijoiden esittämät keinolihakset roboteille antavat kyborgille mahdollisuuden paitsi nostaa esineitä, jotka ovat 80 kertaa painavampia kuin heidän oma painonsa, myös tehdä sen yhtä nopeasti kuin ihminen.
Innovatiivinen muotoilu, joka venyy viisi kertaa pituudeltaan, auttaa robotteja "kiertämään" jopa muurahaisia, joiden tiedetään pystyvän kantamaan 20 kertaa oman kehonsa painoa painavampia esineitä. Polymeerilihaksilla on seuraavat edut:
- joustavuus;
- iskuvoima;
- elastisuus;
- kyky muuttaa muotoaan muutamassa sekunnissa;
- kyky muuntaa kineettistä energiaa sähköenergiaksi.
Tutkijat eivät kuitenkaan aio lopettaa tähän – he suunnittelevat luovansa keinotekoisia lihaksia, joiden avulla robotti voisi nostaa itseään 500 kertaa raskaamman kuorman!
Löytö Harvardista – lihakset elektrodeista ja elastomeerista
Harvardin yliopiston Applied and Engineering Sciences Schoolissa työskentelevät keksijät ovat esitelleet laadullisesti uusia tekolihaksia niin sanotuille "pehmeille" roboteille. Tiedemiesten mukaan heidän aivonsa, joka koostuu pehmeästä elastomeerista ja elektrodeista, jotka sisältävät hiilinanoputkia, ei ole laadultaan huonompi kuin ihmisen lihakset!
Kaikki nykyiset robotit, kuten jo mainittiin, perustuvat käyttöihin, joiden mekanismi on hydrauliikka tai pneumatiikka. Tällaiset järjestelmät saavat virtansa paineilmalla tai kemikaalien reaktiolla. Tämä tekee mahdottomaksi rakentaa robottia, joka on yhtä pehmeä ja nopea kuin ihminen. Harvardin tutkijat ovat poistaneet tämän puutteen luomalla laadullisesti uuden käsitteen keinotekoisista lihaksista roboteille.
Uusi kyborgi "lihas" on monikerroksinen rakenne, jossa Clarkin laboratoriossa luodut nanoputkielektrodit ohjaavat joustavien elastomeerien ylä- ja alakerrosta, Kalifornian yliopiston tutkijoiden idea. Sellaisia lihaksiaihanteellinen sekä "pehmeille" androideille että laparoskooppisille instrumenteille kirurgiassa.
Harvardin tiedemiehet eivät pysähtyneet tähän upeaan keksintöön. Yksi heidän viimeisimmistä kehityksestään on stingray biorobotti. Sen komponentteja ovat rotan sydänlihassolut, kulta ja silikoni.
Bauchmann-ryhmän keksintö: toisenlainen keinotekoinen lihas, joka perustuu hiilinanoputkiin
Vuonna 1999 Australian kaupungissa Kirchbergin kansainvälisen innovatiivisten materiaalien elektronisten ominaisuuksien talvikoulun 13. kokouksessa Allied Signalissa työskentelevä ja kansainvälistä tutkimusryhmää johtava tutkija Ray Bauchman teki esittely. Hänen viestinsä koski keinotekoisten lihasten valmistamista.
Ray Bauchmanin johtamat kehittäjät pystyivät kuvittelemaan hiilinanoputkia nanopaperiarkkien muodossa. Tässä keksinnössä putket kietottiin kaikin mahdollisin tavoin ja sekoitettiin keskenään. Itse nanopaperi muistutti ulkonäöltään tavallista paperia - sitä voitiin pitää käsissä, leikata suikaleiksi ja paloiksi.
Ryhmän koe oli ulkonäöltään hyvin yksinkertainen - tutkijat kiinnittivät nanopaperin palasia teipin eri puolille ja laskivat tämän rakenteen suolaiseksi sähköä johtavaksi liuokseksi. Pienjänniteakun päällekytkennän jälkeen molemmat nanoliuskat pidentyivät, erityisesti se, joka oli kytketty sähköakun negatiiviseen napaan; sitten paperi käpristyy. Keinotekoinen lihasmalli toimi.
Bauhman itse uskoo, että hänen keksintönsä laadullisen modernisoinnin jälkeenmuuttaa merkittävästi robotiikkaa, koska tällaiset hiililihakset luovat taivutettuna / venytettynä sähköpotentiaalin - ne tuottavat energiaa. Lisäksi tällaiset lihakset ovat kolme kertaa vahvempia kuin ihmiset, voivat toimia erittäin korkeissa ja matalissa lämpötiloissa käyttämällä työhönsä pientä virtaa ja jännitettä. Sitä on täysin mahdollista käyttää ihmisen lihasten proteeseihin.
Teksasin yliopisto: siimasta ja ompelulangasta tehdyt keinotekoiset lihakset
Yksi silmiinpistävimmistä on Dallasissa sijaitsevan Texasin yliopiston tutkimusryhmän työ. Hän onnistui saamaan mallin keinotekoisista lihaksista, jonka vahvuus ja teho muistuttaa suihkumoottoria - 7,1 hv / kg! Tällaiset lihakset ovat satoja kertoja vahvempia ja tuottavampia kuin ihmisen lihakset. Mutta hämmästyttävintä tässä on, että ne on rakennettu primitiivisistä materiaaleista - lujasta polymeerisiimasta ja ompelulangasta.
Tällaisen lihaksen ravitsemus on lämpötilaero. Se saadaan ohuella metallikerroksella päällystetystä ompelulangasta. Tulevaisuudessa robottien lihaksia voivat kuitenkin ruokkia ympäristön lämpötilan muutokset. Tätä ominaisuutta voidaan muuten hyvin soveltaa sään mukaisiin vaatteisiin ja muihin vastaaviin laitteisiin.
Jos polymeeriä kierretään yhteen suuntaan, se kutistuu voimakkaasti kuumennettaessa ja venyy nopeasti jäähtyessään, ja jos se kiertyy vastakkaiseen suuntaan, se on täysin päinvastainen. Tällainen yksinkertainen rakenne voi esimerkiksi pyörittää yleisroottoria nopeudella 10 tuhatta kierrosta / min. Plus sellainenkeinotekoiset lihakset siimasta siten, että ne pystyvät supistumaan jopa 50 % alkuperäisestä pituudestaan (ihminen vain 20 %). Lisäksi niille on ominaista hämmästyttävä kestävyys - tämä lihas ei "väsy" edes miljoonan toiston jälkeen!
Texasista Amuriin
Dallasin tutkijoiden löytö on inspiroinut monia tutkijoita ympäri maailmaa. Kuitenkin vain yksi robotti onnistui onnistuneesti toistamaan kokemuksensa - Aleksanteri Nikolajevitš Semochkin, Valko-Venäjän v altion pedagogisen yliopiston tietotekniikan laboratorion johtaja.
Aluksi keksijä odotti kärsivällisesti Science-lehden uusia artikkeleita amerikkalaisten kollegoiden keksinnön massatoteuttamisesta. Koska näin ei tapahtunut, Amurin tiedemies päätti samanmielisten ihmisten kanssa toistaa upean kokemuksen ja luoda keinotekoisia lihaksia kuparilangasta ja siimasta omin käsin. Mutta valitettavasti kopio ei ollut käyttökelpoinen.
Inspiraatiota Skolkovosta
Paluu lähes hylättyihin kokeisiin Aleksanteri Semochkin pakotti sattuman - tiedemies pääsi robotiikkakonferenssiin Skolkovoon, jossa hän tapasi samanmielisen Zelenogradista, Neurobotics-yrityksen johtajan. Kuten kävi ilmi, tämän yrityksen insinöörit ovat myös kiireisiä luomaan lihaksia siimoista, jotka ovat varsin elinkelpoisia.
Palattuaan kotimaahansa Aleksanteri Nikolajevitš ryhtyi työhön uudella tarmolla. Puolessatoista kuukaudessa hän ei vain pystynyt kokoamaan toimivia keinotekoisia lihaksia, vaan myös luomaan koneen niiden kiertämiseksi, joka teki siiman keloja.tiukasti toistettavissa.
Annunciation keinotekoiset lihakset
Viiden senttimetrin lihaksen luomiseksi A. N. Semochkin tarvitsee useita metrejä lankaa ja 20 cm tavallista siimaa. 3D-tulostettu lihasten "tuotanto" kone muuten vääntää lihaksen 10 minuutissa. Sitten rakenne laitetaan +180 asteeseen kuumennettuun uuniin puoleksi tunniksi.
Voit aktivoida tällaisen lihaksen sähkövirran avulla - liitä vain sen lähde johtoon. Tämän seurauksena se alkaa lämmetä ja siirtää lämpönsä siimaan. Jälkimmäinen venytetään tai supistuu - riippuen lihastyypistä, jota laite väänsi.
Keksijän suunnitelmat
Aleksandri Semochkinin uusi projekti on "opettaa" luodut lihakset palaamaan alkuperäiseen tilaansa nopeammin. Tätä voi auttaa virtajohdon nopea jäähdytys - tiedemies ehdottaa, että tällainen prosessi tapahtuu nopeammin veden alla. Kun tällainen lihas on saatu, Iskanderuksesta, Valko-Venäjän v altion pedagogisen yliopiston antropomorfisesta robotista, tulee sen ensimmäinen omistaja.
Tutkija ei pidä keksintöään salassa - hän julkaisee videoita YouTubeen ja aikoo myös kirjoittaa artikkelin, jossa on yksityiskohtaiset ohjeet koneen luomiseksi, joka vääntää lihaksia siimasta ja langasta.
Aika ei pysähdy - keinotekoisia lihaksia, joista kerroimme, käytetään jo endo- jalaparoskooppiset leikkaukset. Ja Disneyn laboratoriossa heidän osallistuessaan he kokosivat toimivan käden.
