Исследователи разработали искусственную мышцу, способную измерять собственную деформацию

Исследователи из Университета Королевы Марии в Лондоне добились исключительного прорыва в области бионики, разработав новую электрическую искусственную мышцу с переменной жёсткостью и способностью измерять собственное состояние. Эта революционная технология, представленная в Advanced Intelligent Systems, готова трансформировать области мягкой робототехники и медицинских применений. С возможностью легко переходить между мягкими и жесткими состояниями, а также обнаруживать силы и деформации, эта искусственная мышца имитирует гибкость и растяжимость натуральной мышцы, облегчая интеграцию в сложные мягкие роботические системы и адаптацию к различным формам.

Технология Переменной Жесткости и Ее Потенциал

“Оснащение роботов, особенно тех, которые сделаны из гибких материалов, способностью измерять собственное состояние является важным шагом к настоящему бионическому интеллекту”, заявляет доктор Кетао Чжан, ведущий исследователь и лектор в Университете Королевы Марии.

Новая искусственная мышца, разработанная исследовательской командой, демонстрирует замечательную долговечность с растяжимостью более 200% в направлении длины, что делает ее отличным кандидатом для различных применений.

Жесткость этой искусственной мышцы может быстро меняться путем регулирования напряжения, достигая непрерывной модуляции с изменением жёсткости более чем в 30 раз. Эта функция, управляемая напряжением, обеспечивает значительное преимущество в скорости реакции по сравнению с другими искусственными мышцами. Кроме того, мышца может контролировать свою собственную деформацию через изменения сопротивления, исключая необходимость в отдельных датчиках, упрощая механизмы управления и снижая затраты.

Простое изготовление и широкие возможности применения

Процесс изготовления этой искусственной мышцы с сенсорными функциями прост и надежен. Углеродные нанотрубки смешиваются с жидким силиконом с помощью технологии ультразвукового диспергирования, а затем равномерно покрываются для создания тонкого слоистого катода, который также служит чувствительной частью искусственной мышцы. После затвердевания жидких материалов образуется готовая искусственная мышца с сенсорными функциями с переменной жесткостью.

Потенциальные применения этой гибкой технологии переменной жесткости очень обширны, начиная от мягкой робототехники и заканчивая медицинскими применениями. Эта технология обеспечивает бесшовную интеграцию с человеческим телом, открывая возможности для помощи людям с ограниченными возможностями или пациентам в выполнении важных повседневных задач. Благодаря встроенной искусственной мышце с сенсорными функциями, носимые роботические устройства могут контролировать активность пациента и обеспечивать сопротивление путем регулирования уровня жесткости, облегчая восстановление мышечных функций во время реабилитационного тренинга.

Доктор Чжан подчеркивает значение этого исследования, заявляя: “Хотя еще остаются проблемы, которые необходимо решить, прежде чем эти медицинские роботы смогут быть развернуты в клинических условиях, это исследование представляет собой важный шаг к интеграции человека и машины. Оно дает основу для будущего развития мягких и носимых роботов.”

Новаторское исследование, проведенное исследователями из Университета Королевы Марии в Лондоне, представляет собой значительный рубеж в области бионики. Разработка электрических искусственных мышц с сенсорными функциями открывает путь для достижений в области мягкой робототехники и медицинских применений, отмечая важный шаг вперед в реализации потенциала бионической технологии.