Пятница, 23 февраля, 2024
ДомойТехнологииБионический прорыв: революционные электрические искусственные мышцы с самочувствием

Бионический прорыв: революционные электрические искусственные мышцы с самочувствием

- Advertisement -

Электрическая искусственная мышца с самоощущением и переменной жесткостью. Кредит: Чен Лю и др. ал, Усовершенствованная интеллектуальная система

Исследователи из Университета королевы Марии разработали самоощущающуюся искусственную мышцу с переменной жесткостью, которая имитирует характеристики естественных мышц. Этот прорыв имеет важные последствия для мягкой робототехники и медицинских приложений, приближая на шаг ближе к интеграции человека и машины.

В исследовании, опубликованном 8 июля в Передовые интеллектуальные системы, исследователи из Лондонского университета королевы Марии добились значительных успехов в области бионики, разработав новый тип электрической искусственной мышцы переменной жесткости, обладающей способностью к самоощущению. Эта инновационная технология может революционизировать мягкую робототехнику и медицинские приложения.

Технология, вдохновленная природой

Закаливание мышечных сокращений необходимо не только для повышения силы, но и для быстрого реагирования живых организмов. Вдохновляясь природой, группа исследователей из Школы инженерии и материаловедения QMUL успешно создала искусственную мышцу, которая плавно переходит из мягкого в твердое состояние, а также обладает замечательной способностью ощущать силы и деформации.

Доктор Кетао Чжан, преподаватель Queen Mary и ведущий исследователь, объясняет важность технологии переменной жесткости в искусственных мышечных приводах. «Наделение роботов, особенно сделанных из гибких материалов, способностями к самоощущению — это ключевой шаг к истинному бионическому интеллекту», — говорит доктор Чжан.

Характеристики новой искусственной мышцы

Передовая искусственная мышца, разработанная исследователями, демонстрирует гибкость и растяжимость, аналогичную естественной мышце, что делает ее идеальной для интеграции в сложные мягкие роботизированные системы и адаптации к различным геометрическим формам. Благодаря способности выдерживать растяжение более чем на 200 % по длине, этот гибкий привод с полосатой структурой демонстрирует исключительную долговечность.

Применяя различные напряжения, искусственная мышца может быстро регулировать свою жесткость, достигая непрерывной модуляции с изменением жесткости более чем в 30 раз. Его управляемая напряжением природа обеспечивает значительное преимущество с точки зрения скорости отклика по сравнению с другими типами искусственных мышц. Кроме того, эта новая технология позволяет контролировать его деформацию по изменению сопротивления, устраняя необходимость в дополнительных датчиках и упрощая механизмы управления при одновременном снижении затрат.

Процесс изготовления

Процесс изготовления этой самочувствующейся искусственной мышцы прост и надежен. Углеродные нанотрубки смешиваются с жидким силиконом с использованием технологии ультразвукового диспергирования и равномерно покрываются с помощью пленочного аппликатора для создания тонкослойного катода, который также служит чувствительной частью искусственной мышцы. Анод изготавливается непосредственно с помощью выреза из сетки из мягкого металла, а активирующий слой зажат между катодом и анодом. После отверждения жидких материалов формируется полностью самочувствительная искусственная мышца переменной жесткости.

Возможные применения

Потенциальные области применения этой гибкой технологии переменной жесткости огромны: от мягкой робототехники до медицинских приложений. Полная интеграция с человеческим телом открывает возможности для помощи людям с ограниченными возможностями или пациентам в выполнении основных повседневных задач. Интегрируя самоощущающуюся искусственную мышцу, носимые роботизированные устройства могут отслеживать действия пациента и оказывать сопротивление, регулируя уровни жесткости, способствуя восстановлению функции мышц во время реабилитационных тренировок.

Интеграция человека и машины

«Хотя еще предстоит решить проблемы, прежде чем эти медицинские роботы смогут быть развернуты в клинических условиях, это исследование представляет собой важный шаг на пути к интеграции человека и машины», — подчеркивает д-р Чжан. «Это дает план для будущей разработки мягких и носимых роботов».

Новаторское исследование, проведенное учеными из Лондонского университета королевы Марии, знаменует собой важную веху в области бионики. Разработав самоощущающиеся электрические искусственные мышцы, они проложили путь к достижениям в области мягкой робототехники и медицинских приложений.

Ссылка: «Искусственная мышца с электрическим самочувствием и переменной жесткостью», авторы Чен Лю, Джеймс Дж. Басфилд и Кетао Чжан, 8 июля 2023 г., Передовые интеллектуальные системы.
DOI: 10.1002/aisy.202300131

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме