Хуманоидни роботи могли би да подигну 4.000 пута више од сопствене тежине захваљујући пробоју „вештачког мишића“
Истраживачи у Јужној Кореји изградили су вештачки мишић који може да подигне приближно 4.000 пута више од сопствене тежине. Кажу да се може користити у будућим хуманоидним роботима.
Кључни напредак у дизајну мишића је његова способност да буде флексибилан или затегнут када је то потребно, што је прво у овој области истраживања. Научници су своје налазе изнели у студији објављеној 7. септембра у часопису Напредни функционални материјали.
Вештачки мишићи су често ограничени немогућношћу да буду флексибилни или затегнути; морају да буду растезљиве док и даље нуде довољно енергије, иначе је њихова густина рада ограничена. Међутим, верује се да су меки вештачки мишићи трансформативни јер су лагани, механички усклађени и способни за вишесмерну активацију (кретање).
Када истраживачи кажу „густина рада“, они се односе на то колико енергије по јединици запремине мишић може да испоручи. Постизање високих вредности уз високу растезљивост је изазов за вештачке мишиће.
Да ли уопште дижеш, робо?
Научници су описали свој вештачки мишић као „магнетни композитни актуатор високих перформанси“, што значи да је то сложена хемијска комбинација полимера који се повезују како би опонашали повлачење и ослобађање мишића.
Један од ових полимера може имати промењен ниво крутости и налази се у матрици која има магнетне микрочестице на површини које се такође могу контролисати. Ово омогућава да се мишић анимира и контролише кроз подесиву крутост, чиме се омогућава да се помера.
Нови дизајн истраживача интегрише два различита механизма унакрсног повезивања. Прва је ковалентно везана хемијска мрежа (два или више атома који деле електроне да би се постигла стабилнија конфигурација) и реверзибилна мрежа која је у физичкој интеракцији. Ова два механизма, развијена на овај начин, обезбеђују издржљивост мишића да раде дугорочно, рекли су истраживачи у студији.
Компромис између крутости и растегљивости је ефикасно решен архитектуром двоструког умрежавања, а физичка мрежа је додатно ојачана уградњом врсте микрочестица (НдФеБ) на површини мишића којој се може дати функција преко безбојне течности (октадецилтрихлоросилан). Честице су дисперговане по полимерној матрици.
Композитни мишић постаје крут када носи тешка оптерећења и омекшава када треба да се скупи. У свом укоченом стању, вештачки мишић, који тежи само 1,13 грама, може да издржи до 11 фунти (5 килограма) – отприлике 4.400 пута више од сопствене тежине.
Људски мишић се контрахује при приближно 40% напрезања, али синтетички мишић постиже напрезање од 86,4% – што је двоструко више од људског мишића, рекли су истраживачи у студији. Ово омогућава радну густину од 1.150 килоџула по метру кубном — 30 пута већу него што је способно људско ткиво.
Истраживачи су користили једноосни тест затезања да би измерили снагу свог вештачког мишића. Врста механичког теста који примењује вучну силу на субјект док се не сломи – издужење се мери у односу на примењену силу да би се пронашла његова крајња затезна чврстоћа.
