Mühendisler Yüksek Performanslı Yapay Kas Teknolojisi Geliştiriyor

Kuzey Arizona Üniversitesi'ndeki (NAU) mühendisler, daha fazla insan benzeri hareket sağlayan yeni, yüksek performanslı bir yapay kas teknolojisi geliştirdiler. Esnek ve uyarlanabilir teknoloji, çeşitli ölçümlerde insan iskelet kasından daha iyi performans gösterme becerisi göstermiştir. 

Araştırmacılar, daha iyi çalıştırma teknolojileri ve yumuşak robotik geliştirmek için genellikle biyomimetik ilkelerine güvenirler. Biyomimetikte makine bileşenleri, insan kaslarının hareketini taklit edecek şekilde tasarlanır ve umarız onlardan daha iyi performans gösterir. 

Biyolojik Formdaki Robotlar

Elektrik motorları gibi aktüatörler katıdır ve bu da onların yeteneklerini sınırlar, bu nedenle robotlar daha biyolojik bir biçim alırken biyomimetik protezler ve aktüatörler değişmelidir. 

Yeni, yüksek performanslı yapay kas teknolojisi, NAU'nun Dinamik Aktif Sistemler Laboratuvarında geliştirildi. Gazete, yayınlanan Bilim Robotik, başlıklı “Polimer tüplerin çekilmesinden, bükülmesinden ve sarılmasından elde edilen Cavatappi yapay kasları".

Makale, doçent Michael Shafer ve NAU'nun Makine Mühendisliği Bölümü'nden profesör Heidi Feigenbaum tarafından yazılmıştır. Onlara yüksek lisans öğrencisi araştırmacı Diego Higueras-Ruiz yardımcı oldu.

Shafer, "Bu yeni lineer aktüatörlere, İtalyan makarnasına benzerliklerine dayanarak yapay cavatappi kasları diyoruz" dedi.

Yapay Kas ve İnsan İskelet Kasları

Aktüatörler, daha fazla güç üreten sarmal yapıları göz önüne alındığında biyomühendislik ve robotik uygulamalar için uygundur. Mühendisler, cavatappi yapay kaslarının, insan iskelet kaslarından sırasıyla on ve beş kat daha yüksek iş ve güç ölçümleri sergilediğini gösterdi. Gelişmeye devam ettikçe performanslarını daha da yükseltmeleri bekleniyor.

"Cavatappi yapay kasları, güçlü, hafif ve ucuz oldukları için ilk ortaya çıktıklarında oldukça devrim niteliğinde olan bükülmüş polimer aktüatörlere (TPA'lar) dayanmaktadır. Ancak çok verimsizdiler ve çalıştırmaları yavaştı çünkü onları ısıtmanız ve soğutmanız gerekiyordu. Ek olarak, verimlilikleri yalnızca yüzde iki," dedi Shafer. "Cavatappi için, harekete geçirmek için basınçlı sıvı kullanarak bu sorunu çözüyoruz, bu nedenle bu cihazların benimsenme olasılığının çok daha yüksek olduğunu düşünüyoruz. Bu cihazlar, sıvıyı pompalayabildiğimiz kadar hızlı yanıt verir. En büyük avantajı verimlilikleridir. Yumuşak aktüasyon alanında çok yüksek bir sayı olan yaklaşık yüzde 45'e varan kasılma verimliliği gösterdik."

Mühendislere göre bu teknoloji, yumuşak robotik uygulamalarda, geleneksel robotik aktüatörlerde ve dış iskelet ve protez gibi yardımcı teknolojilerde yararlı olabilir. 

Shafer, "Gelecekteki çalışmaların, diğer faydaların yanı sıra basitliği, düşük maliyeti, hafifliği, esnekliği, verimliliği ve gerinim enerjisi geri kazanımı özellikleri nedeniyle birçok uygulamada cavatappi yapay kaslarının kullanımını içermesini bekliyoruz" dedi.

Yeni teknoloji, lisanslama ve ortaklık için kullanılabilir ve şu anda koruma ve erken ticarileştirme aşamasındadır. 

Uyumlu, biyomimetik çalıştırma teknolojilerinin geliştirilmeleri devam ettikçe büyük etkileri olacaktır. Robotik sistemlerde kullanıldıklarında hem verimli hem de güçlüdürler ve insanlarla etkileşime girmelerine, çoğalmalarına ve nihayetinde bütünleşmelerine yardımcı olabilirler.