Tutkijat kehittivät uraauurtavan itseään havaitsevan keinotekoisen lihaksen

Lontoon Queen Mary -yliopiston tutkijat ovat saavuttaneet poikkeuksellisen läpimurron bionitekniikan alalla kehittämällä uudenlaisen sähköisen muuttuvajäykkyys-keinotekolihaksen, jolla on itseään havaitsevat ominaisuudet. Tämä vallankumouksellinen teknologia, josta kerrotaan Advanced Intelligent Systems -julkaisussa, muuttaa pehmeän robotiikan ja lääketieteellisten sovellusten alaa. Kykyä vaihdella vaivattomasti pehmeän ja kovan tilan välillä ja samalla havaita voimia ja muodonmuutoksia, tämä keinotekoinen lihas jäljittelee luonnollisen lihaksen joustavuutta ja venytettävyyttä, helpottaen integrointia monimutkaisiin pehmeisiin robotti-järjestelmiin ja sopeutumista erilaisiin muotoihin.

Muuttuvajäykkyysteknologia ja sen mahdollisuudet

“Robottien, erityisesti joustavia materiaaleja käyttävien robottien, varustaminen itseään havaitsevin ominaisuuksin on ratkaiseva askel kohti todellista bionista älykkyyttä”, toteaa johtava tutkija, Queen Maryn luennoitsija Dr. Ketao Zhang.

Uusi keinotekoinen lihas, jonka tutkimusryhmä on kehittänyt, näyttää erinomaisen kestävyyden, jolla on venytyiskyky yli 200 % pituussuunnassa, mikä tekee siitä erinomaisen ehdokkaan moniin sovelluksiin.

Tämän keinotekolihaksen jäykkyys voidaan muuttaa nopeasti säätämällä jännitteitä, saavuttaen jatkuvan säätelyn, jossa jäykkyys muuttuu yli 30 kertaa. Tämä jännitteellä ohjattu ominaisuus tarjoaa merkittävän edun vastausnopeuden suhteen muihin keinotekolihaksiin nähden. Lisäksi lihas voi seurata omaa muodonmuutosta vastusmuutosten kautta, poistamalla tarpeen erillisten anturien järjestelmille, yksinkertaistamalla ohjausmekanismeja ja vähentämällä kustannuksia.

Yksinkertainen valmistus ja laajat sovellukset

Itseään havaitsevan keinotekolihaksen valmistusprosessi on suoraviivainen ja luotettava. Hiilinanoputkia sekoitetaan nestemäiseen silikoniin ultrasonic dispersion -tekniikalla ja sitten pinnoitetaan yhdenmukaisesti ohueksi kerrokseksi, josta muodostuu katodiosuus, joka toimii myös keinotekolihaksen havaintaosuutena. Nestemäisten materiaalien kovettua muodostuu täydellinen itseään havaitseva muuttuvajäykkyys-keinotekolihaksen.

Tämän joustavan muuttuvajäykkyys-teknologian sovellusmahdollisuudet ovat laajat, ulottuen pehmeästä robotiikasta lääketieteellisiin sovelluksiin. Tämän teknologian vaivattoman integroinnin kanssa ihmisruumiin avaa mahdollisuuksia avustaa vammaisia henkilöitä tai potilaita suorittamaan päivittäisiä tehtäviä. Sisällyttämällä itseään havaitsevan keinotekolihaksen, wearable-robotti-laitteet voivat seurata potilaan toimintaa ja tarjota vastusta säätämällä jäykkyystasoa, helpottaen lihasfunktion palauttamista kuntoutusohjelmassa.

Dr. Zhang korostaa tämän tutkimuksen merkitystä, toteamalla, “Vaikka haasteita on vielä ratkaistava ennen kuin nämä lääketieteelliset robotit voidaan ottaa käyttöön kliinisissä olosuhteissa, tämä tutkimus edustaa tärkeää askelta kohti ihmisen ja koneen integraatiota. Se tarjoaa suunnitelman tulevaisuuden pehmeiden ja wearable-robottien kehittämiseksi.”

Queen Maryn yliopiston tutkijoiden uraauurtava tutkimus edustaa merkittävää merkkipaaluja bionitekniikan alalla. Itseään havaitsevien sähköisten keinotekolihasten kehittäminen luo edellytykset pehmeän robotiikan ja lääketieteellisten sovellusten edistymiselle, merkiten tärkeää askelta kohti bionisen teknologian potentiaalin toteuttamista.