Forskere Utvikler Banebrytende Selv-Sensende Kunstig Muskulatur

Forskere fra Queen Mary University of London har gjennomført en eksepsjonell gjennombrudd i feltet bionikk, ved å utvikle en ny elektrisk variabel-stiffhet kunstig muskel med selv-sensende egenskaper. Denne revolusjonerende teknologien, som er avdekket i Advanced Intelligent Systems, har potensial til å transformere områdene soft robotics og medisinske applikasjoner. Med evnen til å lett gå over fra myke til harde tilstander, samt å sanse krefter og deformasjoner, etterligner denne kunstige muskelen fleksibiliteten og strekkbarheten til naturlig muskel, og muliggjør integrasjon i komplekse myke robotiske systemer og tilpasning til ulike former.

Variabel-Stiffhetsteknologi og dens Potensial

“Å gi roboter, spesielt de som er laget av fleksible materialer, selv-sensende egenskaper er et avgjørende skritt mot sannt bionisk intelligens,” sier Dr. Ketao Zhang, hovedforsker og foreleser ved Queen Mary.

Den nye kunstige muskelen utviklet av forskningsteamet viser en bemerkelsesverdig holdbarhet med en strekkkapasitet som overstiger 200% langs lengderetningen, noe som gjør den til en utmerket kandidat for ulike applikasjoner.

Denne kunstige muskelens stivhet kan raskt endres ved å justere spenninger, og oppnå kontinuerlig modulering med en stivhetsendring som overstiger 30 ganger. Denne spenning-driven funksjonen gir en betydelig fordel i forhold til respons-hastighet sammenlignet med andre kunstige muskler. I tillegg kan muskelen overvåke sin egen deformasjon gjennom resistansendringer, noe som eliminerer behovet for separate sensor-arrangementer, forenkler kontrollmekanismer og reduserer kostnader.

Enkel Fabrikasjon og Omfattende Applikasjoner

Fabrikasjonsprosessen for denne selv-sensende kunstige muskelen er enkel og pålitelig. Karbonnanorør blandes med flytende silikon ved hjelp av ultralyddispersjonsteknologi, og deretter jevnt belagt for å skape en tynn lagd katode, som også fungerer som sanse-delen av den kunstige muskelen. Etter at de flytende materialene er herdet, dannes en fullstendig selv-sensende variabel-stiffhet kunstig muskel.

Potensielle applikasjoner for denne fleksible variabel-stiffhetsteknologien er omfattende, og strekker seg fra myk robotikk til medisinske applikasjoner. Denne teknologiens ubesværet integrasjon med det menneskelige kroppen åpner opp muligheter for å hjelpe personer med funksjonsnedsettelse eller pasienter i å utføre essensielle daglige oppgaver. Ved å integrere den selv-sensende kunstige muskelen, kan bærbare robotiske enheter overvåke en pasients aktivitet og gi motstand ved å justere stivhetsnivå, og sliklet muskelfunksjon under rehabiliteringstrening.

Dr. Zhang understreker betydningen av denne forskningen, og sier: “Selv om det fortsatt er utfordringer som må løses før disse medisinske robotene kan bli deployert i kliniske settinger, representerer denne forskningen et avgjørende skritt mot menneske-maskin-integrasjon. Den gir en mal for fremtidig utvikling av myke og bærbare roboter.”

Den banebrytende studien utført av forskere ved Queen Mary University of London representerer en betydelig milepæl i feltet bionikk. Utviklingen av selv-sensende elektriske kunstige muskler setter scenen for fremtidige fremgang i myk robotikk og medisinske applikasjoner, og markerer et avgjørende skritt mot å realisere potensialet for bionisk teknologi.