Искусственные мышцы, имитирующие человеческую анатомию

Исследователи из Северо-Западного университета создали мягкое и гибкое устройство, позволяющее роботам имитировать движение человеческой мышцы. Эта новая технология, называемая мягким приводом, представляет собой значительный прогресс в области робототехники.

В своем недавно опубликованном исследовании, команда ученых объясняет, как обычные робототехнические приводы обычно жестки и дороги. Эти характеристики могут ограничивать их безопасность, особенно в условиях, где взаимодействуют люди и роботы. Новый разработанный мягкий привод, напротив, 3D-печатается из обычного резинового материала, что делает его недорогим (примерно $3).

Райан Труби, ведущий исследователь, заявил: «Если бы мягкий робот столкнулся с человеком, удар был бы значительно менее болезненным, чем от твердого, жесткого робота. Наш исполнительный механизм делает роботов более подходящими для сред, ориентированных на взаимодействие с людьми. Кроме того, их низкая стоимость позволяет рассматривать более широкий спектр применений, которые ранее считались слишком дорогими.»

Дизайн нового исполнительного механизма черпает вдохновение из человеческих мышц, которые одновременно сокращаются и напрягаются для обеспечения движения и приложения силы.

Труби добавил: «Когда вы откручиваете крышку от банки, ваши мышцы напрягаются и становятся более тугими, чтобы приложить необходимую силу. Этот аспект функционирования мышц был упущен в мягкой робототехнике. Большинство мягких приводов становятся более податливыми в процессе использования, но наш дизайн на самом деле уплотняется во время работы.»

Новый привод достигает этого за счет использования 3D-печати «ручных сдвиговых ауксетиков» (HSAs), изготовленных из резины. Эти HSAs расширяются и продлеваются при кручении, обеспечивая приводу возможность эффективно передавать силу. Эта функция отсутствовала в предыдущих мягких роботах.

Чтобы продемонстрировать возможности исполнительного механизма, исследователи создали робота, ползающего как червь, и искусственный бицепс. Ползающий робот, размером всего лишь 26 сантиметров, умело преодолевал препятствия в ограниченном пространстве, в то время как искусственный бицепс успешно поднял вес в 500 грамм 5000 раз подряд.

Исследователи оптимистично смотрят в будущее. В то время как текущий прототип демонстрирует реализуемость концепции, будущие исследования будут сосредоточены на улучшении производительности исполнительного механизма. Цель исследователей — увеличить его скорость и силу, чтобы расширить спектр потенциальных применений.