عضلات مصنوعی با دست خود: تولید و ویژگی های

روبات های مدرن می توانند خیلی کار کنند اما آنها دور از آرامش انسان و حرکات ظریف هستند. و گسل عضلات مصنوعی ناقص است. دانشمندان بسیاری از کشورها در حال تلاش برای حل این مشکل هستند. این مقاله به بررسی مختصر اختراعات شگفت انگیز خود اختصاص خواهد یافت.

عضلات پلیمری از دانشمندان سنگاپور

به تازگی ساخته شده توسط مخترعان دانشگاه ملی سنگاپور یک گام به سوی ربات های انسان دوستانه تر ساخته شده است. امروزه به دلیل استفاده از سیستم های هیدرولیکی، حرکات سنگین وزن و حرکات کمر به حرکت در می آیند. یک ضرر قابل توجه از دومی، یک سرعت کوچک است. عضلات مصنوعی برای روبات ها، که توسط دانشمندان سنگاپور ارائه شده، به سایبورگ ها اجازه می دهند که نه تنها اشیایی را که 80 بار سنگین تر از وزن خود هستند، بلکه همچنین به سرعت به عنوان یک انسان انجام دهند.

توسعه نوآورانه، با کشیدن به طول پنج بار، کمک می کند تا "دور زدن" روبات حتی مورچه ها، که، همانطور که می دانید، می تواند اشیاء 20 برابر سنگین تر از گوساله خود حمل کند. عضلات پلیمری دارای مزایای زیر هستند:

• انعطاف پذیری؛
• قدرت ممتد؛
• انعطاف پذیری؛
• توانایی تغییر شکل آن در چند ثانیه؛
• توانایی تبدیل انرژی جنبشی به انرژی الکتریکی.

با این حال، دانشمندان نمی خواهند این کار را متوقف کنند - در برنامه هایشان برای ایجاد عضلات مصنوعی، که اجازه می دهد که ربات را بارگیری کند، 500 بار سنگین تر از خود است!

کشف از هاروارد - عضلات از الکترودها و الاستومر

مخترعانی که در دانشکده علوم کاربردی و مهندسی دانشگاه هاروارد کار می کنند، عضلات کیفی جدیدی را برای ربات های نرم به ارمغان می آورند. طبق گفته دانشمندان، فرزندان آنها، شامل یک elastomer نرم و الکترودهای، که در آن ترکیب نانولوله های کربنی، در کیفیت آن است که کمتر از عضلات انسانی نیست!

تمام روبات های موجود امروز، همانطور که قبلا ذکر شد، بر اساس درایوهایی هستند که مکانیزم آنها هیدرولیک یا پنوماتیک است. چنین سیستم هایی با استفاده از واکنش های هوای فشرده یا شیمیایی عمل می کنند. این اجازه نمی دهد که شما یک ربات را طراحی کنید که به اندازه یک انسان نرم و سریع باشد. دانشمندان دانشگاه هاروارد این نقایص را از بین برده اند، ایجاد یک مفهوم کیفی جدید از عضلات مصنوعی برای روبات ها.

"عضلانی" جدید از سایبورگ ها ساختار چند لایه ای است که در آن الکترودهای نانولوله ای در آزمایشگاه کلارک ایجاد شده اند که لایه های بالایی و پایین تر از الاستومرهای انعطاف پذیر را ایجاد می کنند که دانشمندان دانشمندان از دانشگاه کالیفرنیا هستند. چنین عضلات ایده آل برای هر دو "soft" androids و برای دستگاه های لاپاروسکوپی در عمل جراحی هستند.

در این اختراع قابل توجه، دانشمندان هاروارد متوقف نشدند. یکی از آخرین پیشرفت ها، یک اسکیت بیبوروت است. اجزای تشکیل دهنده آن سلول های عضلانی قلب موش، طلا و سیلیکون است.

اختراع گروه Bauchman: نوع دیگری از عضلات مصنوعی مبتنی بر نانولوله های کربنی است

دانشمند ری بوهمان در سال 1377 در شهر استرالیا شهر کیرچبرگ، در نشست 13 دبیرستان بین المللی مدرسه زمستانی درباره ویژگی های الکترونیکی مواد نوآورانه، در حال کار بر روی سیگنال Allied و یک گروه تحقیقاتی بین المللی، ارائه کرد. پیام او در زمینه ساخت عضلات مصنوعی بود.

توسعه دهندگان تحت رهبری ری باهنمن قادر به ارائه نانولوله های کربنی به شکل ورق های نانوایی بودند. لوله های این اختراع به هر حال در هم آمیخته و درهم آمیخته بودند. نانو کاغذ خود را به طور معمول به نظر می رسید - می توان آن را در دست، برش به نوار و قطعه.

آزمایش گروه بسیار ساده بود - دانشمندان قطعاتی از نانو کاغذ را به طرفهای مختلف نوار چسباندند و این ساختار را به یک راه حل الکترومغناطیسی نمک تبدیل کردند. پس از روشن شدن باتری کم ولتاژ، هر دو نانوسیم گسترش یافته است، به ویژه آن که به قطب منفی باتری الکتریکی وصل شده است. سپس کاغذ خم شد. مدل عضله مصنوعی کار می کرد.

سام بئومن معتقد است که اختراعش پس از ارتقاء کیفی، رباتیک را به طور قابل توجهی تغییر خواهد داد، زیرا این عضلات کربنی در انعطاف پذیری / انعطاف پذیری، یک پتانسیل الکتریکی ایجاد می کنند که انرژی تولید می کنند. علاوه بر این، این عضله سه برابر قوی تر از یک انسان است، می تواند در دماهای بسیار بالا و پایین عمل می کند، با استفاده از کار خود جریان پایین و ولتاژ. این کاملا قابل استفاده برای پروتز عضلات انسانی است.

تگزاس دانشگاه: عضلات مصنوعی از خط ماهیگیری و دوخت موضوع

یکی از قابل توجه ترین کار گروه دانشگاهی از دانشگاه تگزاس است که در دالاس واقع شده است. او توانست مدل عضلانی مصنوعی را با قدرت و قدرت شبیه یک موتور جت به دست آورد - 7.1 اسب بخار / کیلوگرم! چنین عضلات صدها بار قویتر و مولد تر از انسانی هستند. اما شگفت انگیز ترین چیز این است که آنها از مواد اولیه ساخته شده - خط ماهیگیری با قدرت بالا ساخته شده از پلیمر و موضوع دوختن.

تغذیه این عضله یک افت دما است. موضوع خیاطی او، با یک لایه نازک از فلز پوشانده شده است. با این حال، در آینده، عضلات روبات ها می تواند از تفاوت در درجه حرارت محیط خود تغذیه شود. به هر حال، این اموال میتواند برای لباسهای سازگار با آب و دیگر وسایل مشابه استفاده شود.

اگر پلیمر در یک جهت پیچ خورده باشد، در صورت گرم شدن و به سرعت پس از خنک شدن، به شدت بسته می شود، و اگر در طرف دیگر، در جهت معکوس باشد. چنین طراحی ساده می تواند، برای مثال، چرخش کلی را با سرعت 10 هزار دور در دقیقه بچرخاند. به علاوه این عضلات مصنوعی از خط است که آنها قادر به قرارداد تا 50٪ از طول اصلی خود (انسان فقط 20٪). علاوه بر این، آنها با استقامت شگفت انگیز متمایز هستند - حتی پس از یک میلیون تکرار این عضله "خسته" نیست!

از تگزاس تا آمور

کشف دانشمندان از دالاس از الهام بسیاری از دانشمندان از سراسر جهان است. با این حال، موفق به تکرار تجربیات خود شد، اما تنها به یک روباتیک امکان داشت - الکساندر نیکولایویچ Semochkin، رئیس آزمایشگاه فن آوری اطلاعات در BSPU.

در ابتدا، مخترع به طور صریح برای مقالات جدید در علوم در مورد معرفی گسترده ای از اختراع همکاران آمریکایی منتظر. از آنجایی که این اتفاق رخ نداد، دانشمند آمور با افراد ذهنی خود تصمیم گرفت که تجربیات فوق العاده را تکرار کند و خود را با عضلات مصنوعی ساخته شده از سیم مسی و خط ماهیگیری ایجاد کند. اما، افسوس، نسخه قابل اجرا نبود.

الهام از Skolkovo

بازگشت به تجربیات تقریبا متوقف شده الکساندر سموچکین این پرونده را انجام داد - دانشمند در یک کنفرانس رباتیک در Skolkovo بود، جایی که او با افرادی نظیر Zelenograd، رئیس Neurobotics دیدار کرد. همانطور که معلوم شد، مهندسین این شرکت نیز مشغول ایجاد عضلات از جنگل هستند، که کاملا قابل اعتماد هستند.

بازگشت به میهن خود، الکساندر نیکولایویچ شروع به کار با قدرت جدید کرد. برای یک و نیم ماه او توانست نه تنها برای جمع آوری کارهای عضلات مصنوعی، بلکه برای ایجاد یک ماشین برای چرخاندن آنها، که چرخش خط را به شدت تکرار کرد.

عضله مصنوعی اعلام شده

AN سموچکین برای ایجاد یک عضله پنج سانتیمتر نیاز چند متر سیم و 20 سانتی متری خط ماهیگیری معمولی دارد. دستگاه تولید عضلات، به طور تصادفی بر روی چاپگر 3D چاپ می شود، عضله را به مدت 10 دقیقه پیچ می کند. سپس سازه به مدت نیم ساعت در درجه حرارت گرم به دمای 180 درجه سانتیگراد قرار می گیرد.

ممکن است این عضله را با کمک یک جریان الکتریکی فعال کنید - کافی است که منبع آن را به سیم وصل کنید. در نتیجه، آن شروع به گرم شدن و انتقال گرما به خط ماهیگیری می شود. دومی کشش یا قرارداد - بسته به نوع عضله دستگاه پیچ خورده است.

طرح مخترع

پروژه جدید الکساندر سموچکین "آموزش" عضلات ایجاد شده را به سرعت به حالت اولیه بازگرداند. این امر می تواند به وسیله خنک کننده سریع سیم فیدر کمک شود - دانشمند فرض می کند که چنین فرآیندی سریع تر زیر آب خواهد بود. پس از به دست آوردن چنین عضدی، اولین صاحب اسکندروروس خواهد بود - RBMU ربات انتروپومورفیک.

دانشمند او را مخفی نگه ندارد - او کلیپ ها را در "یوتیوب" قرار می دهد و قصد دارد یک مقاله را با دستورالعمل های دقیق برای ایجاد یک ماشین که عضلات را از خط و سیم پیچ می کند، بنویسد.

زمان ثابت نیست - عضلات مصنوعی، که ما به شما گفته اند، در عمل جراحی برای جراحی آندو و لاپاروسکوپی استفاده می شود. و در آزمایشگاه، "دیزنی" با مشارکت خود یک دست کار گذاشت.