Подавляющее большинство современных роботов являются механизмами, совершающими резкие, прямолинейные движения, которые являются результатом работы приводов, шкивов, шестерней и прочей механической начинки. Но представьте на минутку робота, который имеет искусственные мускулы, работа которых весьма походит на работу наших собственных мускулов, способных развивать большое усилие, сокращаться и растягиваться, при совершении плавных движений частей человеческого тела. Группе ученых из Техасского университета в Далласе удалось найти достаточно простой метод изготовления искусственных мускулов, при этом ими были использованы такие обычные вещи, как нейлоновая рыболовная леска и нить. Эти мускулы работают за счет скручивания материала нейлоновой лески и такой метод обеспечивает весьма большую силу искусственных мускулов, которая в 100 раз превышает силу мускулов человека.
«Конструкция этих мускулов настолько проста, что ничего не мешает тому, чтобы их можно было начать делать прямо сейчас и использовать в различных робототехнических устройствах» — рассказывает Рей Богмен (Ray Baughman), профессор химии из Техасского университета, — «С эти делом может справиться даже любой школьник. Нашей основной целью является предоставление людям возможности создания недорогих робототехнических систем и протезов».
Группа профессора Богмена уже достаточно давно работает в направлении создания искусственных мускулов, в свое время ими уже был разработан один вариант, работающий за счет скручивания нитей, сплетенных из длинных углеродных нанотрубок, обладающих необычайно высокой механической прочностью. Но за время, прошедшее с момента создания нанотрубочных мускулов, ученые выяснили, что подобная задача может успешно решаться и при помощи менее экзотических материалов, таких, как рыболовная леска и обычная швейная нить. Управление сокращением мускулов осуществляется при помощи изменений их температуры, что достигается за счет использования внешнего или внутреннего нагревательного элемента.
«Создавая искусственные мускулы, раньше мы использовали специальные сверхдлинные углеродные нанотрубки. Это означает, что лишь очень малое количество людей на всем земном шаре могли воспользоваться разработанной нами технологией» — рассказывает профессор Богмен, — «Теперь, благодаря использованию простых и дешевых материалов, создать и использовать искусственные мускулы может буквально каждый человек, если у него имеется такая необходимость».
Научная команда, в состав которой входили исследователи из Канады, Австралии и Китая, провела измерения характеристик нейлоновых искусственных мускулов. Они обнаружили, что эти мускулы в 100 раз сильней, чем мускулы человека, а развиваемое ими усилие можно сравнить с усилием крутящего момента среднего автомобильного двигателя внутреннего сгорания.
Затраты на материалы при создании нейлоновых искусственных мускулов составляют 5 долларов в расчете на один килограмм, для сравнения один килограмм титано-никелевых проводов, используемых в существующих подобных системах, обходится от 4 до 5 тысяч долларов. Такая невысокая стоимость позволит использовать искусственные мускулы не только в дорогостоящих робототехнических системах, а и во многих аспектах нашей повседневной жизни. Такие мускулы могут быть интегрированы в ткань, из которой будет делаться «умная» одежда, они могут служить для открывания или закрывания вентиляционных отверстий при изменении окружающей температуры, для приподнимания стекол в оранжереях и зимних садах и в других местах, где сейчас используются электродвигатели, редукторы и другие механическо-электрические устройства.
Источник:
