Moderne robotte kan baie doen. Maar terselfdertyd is hulle ver van menslike gemak en grasie van bewegings. En die fout is - onvolmaakte kunsmatige spiere. Wetenskaplikes van baie lande probeer hierdie probleem oplos. Die artikel sal gewy word aan 'n kort oorsig van hul wonderlike uitvindings.
polimeerspiere van Singapoer-wetenskaplikes
'n Stap na meer menslike robotte is onlangs deur uitvinders van die Nasionale Universiteit van Singapoer gemaak. Vandag word swaargewig-androïede deur hidrouliese stelsels aangedryf. 'n Beduidende nadeel van laasgenoemde is lae spoed. Kunsmatige spiere vir robotte, aangebied deur Singapoerse wetenskaplikes, laat kuborgs nie net voorwerpe optel wat 80 keer swaarder as hul eie gewig is nie, maar ook om dit so vinnig soos 'n persoon te doen.
'n Innoverende ontwerp wat vyf keer lank strek, help robotte om selfs miere te "omkom", wat bekend is dat hulle voorwerpe kan dra wat 20 keer swaarder as die gewig van hul eie liggame is. Polimeerspiere het die volgende voordele:
- buigsaamheid;
- treffende krag;
- elastisiteit;
- die vermoë om sy vorm binne 'n paar sekondes te verander;
- die vermoë om kinetiese energie in elektriese energie om te skakel.
Wetenskaplikes gaan egter nie daar stop nie - hulle beplan om kunsmatige spiere te skep wat die robot sal toelaat om 'n vrag 500 keer swaarder as hyself op te lig!
Ontdekking van Harvard - spiere van elektrodes en elastomeer
Uitvinders wat by die Skool vir Toegepaste en Ingenieurswetenskappe aan die Harvard Universiteit werk, het kwalitatief nuwe kunsmatige spiere vir die sogenaamde "sagte" robotte aangebied. Volgens wetenskaplikes is hul breinkind, bestaande uit 'n sagte elastomeer en elektrodes, wat koolstofnanobuise insluit, nie minderwaardig in kwaliteit as menslike spiere nie!
Alle robotte wat vandag bestaan, soos reeds genoem, is gebaseer op aandrywings, waarvan die meganisme hidroulika of pneumatiek is. Sulke stelsels word aangedryf deur saamgeperste lug of die reaksie van chemikalieë. Dit maak dit onmoontlik om 'n robot te bou wat so sag en vinnig soos 'n mens is. Harvard-wetenskaplikes het hierdie tekortkoming uitgeskakel deur 'n kwalitatief nuwe konsep van kunsmatige spiere vir robotte te skep.
Die nuwe kuborg-"spier" is 'n veellaagde struktuur waarin nanobuiselektrodes wat in Clark se laboratorium geskep word, die boonste en onderste lae van buigsame elastomere beheer, die breinkind van wetenskaplikes van die Universiteit van Kalifornië. Sulke spiereideaal vir beide "sagte" androïede en laparoskopiese instrumente in chirurgie.
Harvard-wetenskaplikes het nie by hierdie wonderlike uitvinding gestop nie. Een van hul jongste ontwikkelings is 'n stingray-biorobot. Die komponente daarvan is rothartspierselle, goud en silikoon.
Die uitvinding van die Bauchmann-groep: nog 'n soort kunsmatige spier gebaseer op koolstofnanobuise
Terug in 1999 in die Australiese dorp Kirchberg by die 13de vergadering van die International Winter School on the Electronic Properties of Innovative Materials, het die wetenskaplike Ray Bauchman, wat by Allied Signal werk en aan die hoof van 'n internasionale navorsingsgroep staan, 'n voorlegging. Sy plasing was oor die maak van kunsmatige spiere.
Ontwikkelaars onder leiding van Ray Bauchman kon koolstofnanobuise voorstel in die vorm van velle nanopapier. Die buise in hierdie uitvinding was op elke moontlike manier vervleg en met mekaar gemeng. Die nanopapier self het in sy voorkoms soos gewone papier gelyk - dit kon in hande gehou word, in repies en stukke gesny word.
Die eksperiment van die groep was baie eenvoudig van voorkoms – wetenskaplikes het stukke nanopapier aan verskillende kante van kleefband vasgemaak en hierdie struktuur in 'n sout elektries geleidende oplossing laat sak. Nadat die laespanningbattery aangeskakel is, het albei nanostroke verleng, veral die een wat aan die negatiewe pool van die elektriese battery gekoppel is; toe het die papier opgekrul. Die kunsmatige spiermodel het gefunksioneer.
Bauhman self glo dat sy uitvinding na 'n kwalitatiewe moderniseringsal robotika aansienlik transformeer, want sulke koolstofspiere, wanneer dit gebuig / uitgerek word, skep 'n elektriese potensiaal - hulle produseer energie. Daarbenewens, sulke spiere is drie keer sterker as die mens, kan funksioneer teen uiters hoë en lae temperature, met behulp van lae stroom en spanning vir hul werk. Dit is heel moontlik om dit te gebruik vir prostetika van menslike spiere.
Universiteit van Texas: kunsmatige spiere gemaak van vislyn en naaldwerkgaring
Een van die opvallendste is die werk van 'n navorsingspan van die Universiteit van Texas, wat in Dallas geleë is. Sy het daarin geslaag om 'n model van kunsmatige spiere te kry, in sy krag en krag wat herinner aan 'n straalmotor - 7,1 pk / kg! Sulke spiere is honderde kere sterker en meer produktief as menslike spiere. Maar die wonderlikste ding hier is dat hulle van primitiewe materiale gemaak is - hoësterkte polimeer vislyn en naaldwerkgaring.
Die voeding van so 'n spier is 'n temperatuurverskil. Dit word voorsien deur 'n naaldwerkdraad wat met 'n dun laag metaal bedek is. In die toekoms kan die spiere van robotte egter aangevuur word deur veranderinge in die temperatuur van hul omgewing. Hierdie eienskap, terloops, kan heel moontlik toegepas word op weeraanpasbare klere en ander soortgelyke toestelle.
As die polimeer in een rigting gedraai word, sal dit skerp krimp wanneer dit verhit word en vinnig rek wanneer dit afgekoel word, en as dit in die teenoorgestelde rigting gedraai word, sal dit heeltemal teenoorgestelde wees. So 'n eenvoudige ontwerp kan byvoorbeeld 'n algehele rotor teen 'n spoed van 10 duisend omwentelinge / min draai. Plus sulkeskunsmatige spiere van vislyn deurdat hulle tot 50% van hul oorspronklike lengte kan saamtrek (slegs die mens met 20%). Boonop word hulle onderskei deur ongelooflike uithouvermoë - hierdie spier word nie "moeg" selfs na 'n miljoen herhalings van die aksie!
Van Texas na Amur
Die ontdekking van wetenskaplikes van Dallas het baie wetenskaplikes van regoor die wêreld geïnspireer. Slegs een robotkundige het egter daarin geslaag om hul ervaring suksesvol te herhaal - Alexander Nikolaevich Semochkin, hoof van die inligtingstegnologie-laboratorium by die Wit-Russiese Staats Pedagogiese Universiteit.
Aanvanklik het die uitvinder geduldig gewag vir nuwe artikels in Science oor die massa-implementering van die uitvinding van Amerikaanse kollegas. Aangesien dit nie gebeur het nie, het die Amur-wetenskaplike saam met sy eendersdenkende mense besluit om die wonderlike ervaring te herhaal en met hul eie hande kunsmatige spiere uit koperdraad en vislyn te skep. Maar, helaas, die kopie was nie lewensvatbaar nie.
Inspirasie van Skolkovo
Terug na amper verlate eksperimente Alexander Semochkin is toevallig gedwing - die wetenskaplike het by 'n robotika-konferensie in Skolkovo gekom, waar hy 'n eendersdenkende persoon van Zelenograd, die hoof van die Neurobotics-maatskappy, ontmoet het. Soos dit geblyk het, is die ingenieurs van hierdie maatskappy ook besig om spiere van vislyne te skep, wat redelik lewensvatbaar is.
Aleksander Nikolaevich het teruggekeer na sy vaderland en met hernieude krag begin werk. In 'n maand en 'n half kon hy nie net werkbare kunsmatige spiere bymekaarmaak nie, maar ook 'n masjien skep om hulle te draai, wat spoele van vislyn gemaak het.streng herhaalbaar.
Aankondiging kunsmatige bespiering
Om 'n spier van vyf sentimeter te skep, benodig A. N. Semochkin etlike meters draad en 20 cm gewone vislyn. 'n 3D-gedrukte spier-"produksie"-masjien, terloops, draai 'n spier in 10 minute. Dan word die struktuur vir 'n halfuur in 'n oond geplaas wat tot +180 grade Celsius verhit is.
Jy kan so 'n spier aktiveer met behulp van elektriese stroom - koppel net sy bron aan die draad. As gevolg hiervan begin dit verhit word en sy hitte na die vislyn oordra. Laasgenoemde word gerek of saamgetrek - afhangend van die tipe spier wat die toestel gedraai het.
Uitvinder se planne
Alexander Semochkin se nuwe projek is om die geskepte spiere te "leer" om vinniger na hul oorspronklike toestand terug te keer. Dit kan aangehelp word deur die vinnige afkoeling van die kragdraad – die wetenskaplike stel voor dat so’n proses vinniger onder water sal plaasvind. Nadat so 'n spier verkry is, sal Iskanderus, 'n antropomorfiese robot van die Wit-Russiese Staat Pedagogiese Universiteit, sy eerste eienaar word.
Die wetenskaplike hou nie sy uitvinding geheim nie - hy plaas video's op YouTube, en beplan ook om 'n artikel te skryf met gedetailleerde instruksies vir die skep van 'n masjien wat spiere van vislyn en draad draai.
Tyd staan nie stil nie - die kunsmatige spiere waarvan ons jou vertel het, word reeds gebruik in chirurgie vir endo- enlaparoskopiese operasies. En in die laboratorium "Disney" met hul deelname het hulle 'n funksionerende hand bymekaargemaak.
