Naukowcy Opracowują Przełomowy Samoczujny Mięsień Sztuczny

Naukowcy z Queen Mary University of London dokonali wyjątkowego przełomu w dziedzinie bioniki, opracowując nowy elektryczny mięsień sztuczny o zmiennym sztywności z możliwościami samoczujności. Ta rewolucyjna technologia, jak ujawniono w Advanced Intelligent Systems, ma szansę przekształcić dziedziny robotyki miękkiej i aplikacji medycznych. Z możliwością łatwego przejścia między stanami miękkimi i twardymi, a także czujnością sił i deformacji, ten mięsień sztuczny naśladuje elastyczność i rozciągliwość naturalnego mięśnia, ułatwiając integrację z złożonymi systemami robotyki miękkiej i adaptację do różnych kształtów.

Technologia Zmiennej Sztywności i Jej Potencjał

“Uwzględnienie robotów, zwłaszcza tych wykonanych z materiałów giętkich, w możliwościach samoczujności jest kluczowym krokiem w kierunku prawdziwej inteligencji bionicznej”, stwierdza dr Ketao Zhang, główny badacz i wykładowca na Queen Mary.

Nowy mięsień sztuczny opracowany przez zespół badawczy wykazuje wyjątkową trwałość, z możliwością rozciągania się o ponad 200% w kierunku długości, co czyni go doskonałym kandydatem do różnych zastosowań.

Sztywność tego mięśnia sztucznego może być szybko zmieniana poprzez regulację napięcia, osiągając ciągłą modulację z zmianą sztywności przekraczającą 30 razy. Ta funkcja napędzana napięciem zapewnia znaczną przewagę pod względem szybkości reakcji w porównaniu z innymi mięśniami sztucznymi. Ponadto mięsień może monitorować własne deformacje poprzez zmiany oporu, eliminując potrzebę odrębnych układów czujnikowych, upraszczając mechanizmy sterowania i redukując koszty.

Prosta Fabrykacja i Rozległe Zastosowania

Proces fabrykacji tego samoczujnego mięśnia sztucznego jest prosty i niezawodny. Nanorurki węglowe są mieszane z ciekłym silikonem przy użyciu ultradźwiękowej techniki dyspersji, a następnie równomiernie pokrywane, tworząc cienką warstwę katodową, która również służy jako część czujnika mięśnia sztucznego. Po zestaleniu się materiałów ciekłych powstaje kompletny samoczujny mięsień sztuczny o zmiennej sztywności.

Potencjalne zastosowania tej giętkiej technologii o zmiennej sztywności są rozległe, sięgające od robotyki miękkiej do aplikacji medycznych. Ta technologia umożliwia bezproblemową integrację z ludzkim ciałem, otwierając możliwości pomocy osobom niepełnosprawnym lub pacjentom w wykonywaniu podstawowych codziennych czynności. Poprzez integrację samoczujnego mięśnia sztucznego, noszone urządzenia robotyczne mogą monitorować aktywność pacjenta i zapewniać opór, regulując poziomy sztywności, ułatwiając odzyskiwanie funkcji mięśni podczas szkolenia rehabilitacyjnego.

Dr Zhang podkreśla znaczenie tego badania, stwierdzając: “Chociaż nadal istnieją wyzwania, które muszą być rozwiązane, zanim te roboty medyczne mogą być wdrożone w środowiskach klinicznych, to badanie stanowi kluczowy krok w kierunku integracji człowieka i maszyny. Zapewnia plan dla przyszłego rozwoju miękkich i noszonych robotów.”

Pionierskie badanie przeprowadzone przez naukowców z Queen Mary University of London stanowi znaczący kamień milowy w dziedzinie bioniki. Rozwój samoczujnych elektrycznych mięśni sztucznych otwiera drogę do postępów w robotyce miękkiej i aplikacjach medycznych, stanowiąc kluczny krok w realizacji potencjału technologii bionicznej.