Группа ученых из Университета королевы Марии (в Лондоне) разработала электрическую искусственную мышцу с переменной плотностью и способностью к самоощущению. Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Intelligent Systems. Благодаря этой инновационной технологии возможно совершить прорыв в создании мягкой робототехники и медицинских приложений.
Усиление сокращений мышц необходимо не только для повышения мышечной силы, но и для быстрой адаптации живых организмов к изменениям в окружающей среде. Вдохновленные природой, группа ученых из Школы инженерии и материаловедения QMUL разработала прототип искусственной мышцы, которая может плавно переходить из мягкого состояния в твердое, а также способна воспринимать силу и деформацию.
Ведущий автор исследования, доктор Кетао Чжан из Queen Mary считает, что технология переменной жесткости в искусственных мышцах позволит создавать гибких роботов со способностью к самоощущению и это может стать шагом к настоящему бионическому интеллекту.
Созданная учеными искусственная мышца продемонстрировала растяжимость и гибкость, которая была аналогична настоящей мышце, что позволяет интегрировать ее в сложные, мягкие роботизированные системы и адаптировать к формированию различных геометрических форм. Искусственная мышца способна растягиваться без повреждения более чем на 200 % по длине, и благодаря этому такой гибкий привод может быть достаточно долговечным.
Искусственная мышца способна регулировать жесткость и с помощью непрерывной модуляции изменять ее более, чем в 30 раз. Такие способности имеют большое преимущество, по сравнению с другими видами искусственных мышц. Кроме того, созданная технология способна контролировать деформацию мышцы при изменении сопротивления, что позволит устранить необходимость в установке дополнительных датчиков и упростить механизмы управления.
Технология искусственной мышцы с самоощущением достаточная простая и надежная. С помощью ультразвукового диспергирования проводится смешивание углеродных нанотрубок с жидким силиконом и с использованием пленочного аппликатора создается тонкослойный катод, который также выполняет роль чувствительного элемента искусственной мышцы. Анод же изготавливается из сетки из мягкого металла, а активирующий слой находится между катодом и анодом. После отвердевания жидких структур происходит формирование полностью самочувствительной искусственной мышцы с переменной жесткостью.
Потенциальные возможности использования этой технологии переменной жесткости очень большие. Возможность полной интеграции с человеческим телом позволит людям с двигательными нарушениями восстановить возможность выполнять повседневные задачи. Кроме того, технологию можно использовать для реабилитации пациентов.
