Các kỹ sư phát triển công nghệ cơ nhân tạo hiệu suất cao

Các kỹ sư tại Đại học Bắc Arizona (NAU) đã phát triển một công nghệ cơ nhân tạo mới, hiệu suất cao cho phép chuyển động giống con người hơn. Công nghệ linh hoạt và dễ thích ứng đã chứng minh khả năng vượt trội hơn cơ xương của con người trong một số chỉ số. 

Các nhà nghiên cứu thường dựa vào các nguyên tắc mô phỏng sinh học để phát triển các công nghệ truyền động tốt hơn và người máy mềm. Trong mô phỏng sinh học, các bộ phận của máy được thiết kế để bắt chước chuyển động của cơ bắp con người, hy vọng sẽ hoạt động tốt hơn chúng. 

Robot ở dạng sinh học

Các bộ truyền động như động cơ điện rất cứng, điều này hạn chế khả năng của chúng, vì vậy các bộ phận giả và bộ truyền động mô phỏng sinh học phải thay đổi khi rô-bốt có dạng sinh học hơn. 

Công nghệ cơ nhân tạo hiệu suất cao mới được phát triển trong Phòng thí nghiệm Hệ thống Hoạt động Năng động của NAU. Bài báo, được xuất bản trong khoa học robot, có tiêu đề là “Cơ bắp nhân tạo Cavatappi từ việc kéo, xoắn và cuộn ống polymer".

Bài báo được viết bởi phó giáo sư Michael Shafer và giáo sư Heidi Feigenbaum thuộc Khoa Cơ khí của NAU. Họ được hỗ trợ bởi nghiên cứu sinh Diego Higueras-Ruiz.

Shafer nói: “Chúng tôi gọi những thiết bị truyền động tuyến tính mới này là cơ nhân tạo cavatappi dựa trên sự giống nhau của chúng với món mì Ý.

Cơ nhân tạo so với cơ xương người

Các bộ truyền động phù hợp với các ứng dụng kỹ thuật sinh học và người máy nhờ cấu trúc cuộn của chúng, tạo ra nhiều năng lượng hơn. Các kỹ sư đã chứng minh rằng các cơ nhân tạo cavatappi thể hiện chỉ số công việc và sức mạnh cao gấp XNUMX lần và XNUMX lần so với cơ xương của con người. Khi chúng tiếp tục phát triển, chúng được kỳ vọng sẽ tăng hiệu suất cao hơn nữa.

“Các cơ nhân tạo cavatappi dựa trên cơ cấu truyền động polyme xoắn (TPA), loại cơ khá mang tính cách mạng khi chúng mới ra mắt vì chúng mạnh mẽ, nhẹ và rẻ. Nhưng chúng rất kém hiệu quả và hoạt động chậm vì bạn phải làm nóng và làm mát chúng. Ngoài ra, hiệu quả của chúng chỉ khoảng hai phần trăm, ”Shafer nói. “Đối với cavatappi, chúng tôi giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng chất lỏng có áp suất để kích hoạt, vì vậy chúng tôi nghĩ rằng những thiết bị này có nhiều khả năng được sử dụng hơn. Các thiết bị này phản hồi nhanh nhất có thể để chúng ta bơm chất lỏng. Ưu điểm lớn là hiệu quả của chúng. Chúng tôi đã chứng minh hiệu suất co bóp lên đến khoảng 45%, đây là một con số rất cao trong lĩnh vực truyền động mềm. ”

Theo các kỹ sư, công nghệ này có thể hữu ích trong các ứng dụng rô bốt mềm, bộ truyền động rô bốt thông thường và các công nghệ hỗ trợ như bộ xương ngoài và bộ phận giả. 

“Chúng tôi kỳ vọng rằng công việc trong tương lai sẽ bao gồm việc sử dụng cơ nhân tạo cavatappi trong nhiều ứng dụng do tính chất đơn giản, chi phí thấp, trọng lượng nhẹ, tính linh hoạt, hiệu quả và phục hồi năng lượng căng thẳng, cùng những lợi ích khác,” Shafer nói.

Công nghệ mới có sẵn để cấp phép và hợp tác, và nó hiện đang trong giai đoạn bảo vệ và thương mại hóa sớm. 

Các công nghệ kích hoạt mô phỏng sinh học tuân thủ sẽ có ý nghĩa lớn khi chúng tiếp tục được phát triển. Chúng đều hiệu quả và mạnh mẽ khi được sử dụng trong các hệ thống rô bốt và chúng có thể giúp chúng tương tác, tăng cường và cuối cùng là tích hợp với con người.