Sztuczne Mięśnie naśladujące Anatomię Ludzką

Badacze z Northwestern University stworzyli miękkie i elastyczne urządzenie, które pozwala robotom naśladować ruchy mięśni ludzkich. Ta nowa technologia, nazywana miękkim siłownikiem, stanowi znaczący postęp w dziedzinie robotyki.

W swoim niedawno opublikowanym badaniu, zespół badawczy wyjaśnia, jak konwencjonalne siłowniki robotyczne są zazwyczaj sztywne i drogie. Te cechy mogą ograniczać ich bezpieczeństwo, zwłaszcza w środowiskach, gdzie ludzie i roboty współdziałają. Nowo opracowany miękki siłownik, z drugiej strony, jest drukowany w 3D z powszechnie dostępnej gumy, co czyni go niedrogim (kosztuje około 3 dolary).

Ryan Truby, główny badacz, stwierdził: „Gdyby miękki robot zderzył się z człowiekiem, uderzenie byłoby znacznie mniej bolesne w porównaniu z twardym, sztywnym robotem. Nasz siłownik sprawia, że roboty są bardziej odpowiednie do środowisk skoncentrowanych na interakcji z ludźmi. Dodatkowo, ich niski koszt pozwala na szersze zastosowanie, które wcześniej były zbyt drogie, aby w ogóle je rozważać.”

Projekt nowego siłownika czerpie inspirację z ludzkich mięśni, które jednocześnie kurczą się i stają się sztywne, aby ułatwić ruch i wywierać siłę.

Truby dodała: „Kiedy odkręcasz pokrywkę słoika, twoje mięśnie się napinają i sztywnieją, aby zastosować potrzebną siłę. Ten aspekt funkcjonowania mięśni był pomijany w miękkiej robotyce. Większość miękkich siłowników staje się bardziej elastyczna podczas użytkowania, ale nasz projekt faktycznie sztywnieje podczas pracy.”

Nowy siłownik osiąga to, wykorzystując 3D-drukowane „skręcone ścinające auxetyki” (HSAs) wykonane z gumy. Te HSAs rozszerzają się i wydłużają, gdy są skręcane, co daje siłownikowi zdolność efektywnego przekazywania siły. Ta cecha brakowała w poprzednich miękkich robotach.

Aby zaprezentować możliwości siłownika, naukowcy stworzyli robota przypominającego pełzającego robaka oraz sztuczny biceps. Robot, mierzący zaledwie 26 centymetrów, zręcznie poruszał się w ciasnych przestrzeniach, natomiast sztuczny biceps z powodzeniem podniósł 500-gramowy ciężar 5000 razy z rzędu.

Naukowcy są optymistycznie nastawieni co do przyszłych ulepszeń. Chociaż obecny prototyp pokazuje realność koncepcji, przyszłe badania będą skupiać się na poprawie wydajności siłownika. Naukowcy mają na celu zwiększenie jego prędkości i siły, aby poszerzyć zakres potencjalnych zastosowań.