Các Kỹ Sư Phát Triển Công Nghệ Cơ Bắp Nhân Tạo Hiệu Suất Cao

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

Các nhà nghiên cứu thường dựa vào các nguyên tắc của sinh học để phát triển các công nghệ truyền động và robot mềm tốt hơn. Trong sinh học, các thành phần máy móc được thiết kế để bắt chước chuyển động của cơ bắp con người, hy vọng sẽ vượt trội hơn chúng.

Robot Trong Hình Dạng Sinh Học

Các bộ truyền động như động cơ điện là cứng, điều này hạn chế khả năng của chúng, vì vậy các bộ truyền động và cơ bắp sinh học phải thay đổi khi robot lấy hình dạng sinh học.

Công nghệ cơ bắp nhân tạo hiệu suất cao mới này được phát triển tại Phòng thí nghiệm Hệ thống Động tích cực của NAU. Bài báo, được xuất bản trên Tạp chí Robot Khoa học, có tiêu đề “Cơ bắp nhân tạo Cavatappi từ việc vẽ, xoắn và cuộn ống polymer.”

Bài báo được viết bởi giáo sư liên kết Michael Shafer và giáo sư Heidi Feigenbaum của Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí của NAU. Họ được hỗ trợ bởi nghiên cứu sinh sau đại học Diego Higueras-Ruiz.

“Chúng tôi gọi những bộ truyền động tuyến tính mới này là cơ bắp nhân tạo Cavatappi dựa trên sự giống nhau của chúng với mì Ý,” Shafer nói.

Cơ Bắp Nhân Tạo So Với Cơ Xương Của Con Người

Các bộ truyền động phù hợp cho các ứng dụng kỹ thuật sinh học và robot do cấu trúc cuộn của chúng tạo ra nhiều năng lượng hơn. Các kỹ sư đã chứng minh rằng cơ bắp nhân tạo Cavatappi thể hiện công việc và công suất cao hơn cơ xương của con người mười và năm lần, tương ứng. Khi chúng tiếp tục được phát triển, chúng dự kiến sẽ tăng hiệu suất thậm chí còn cao hơn.

“Cơ bắp nhân tạo Cavatappi dựa trên bộ truyền động polymer xoắn (TPA), những thứ khá cách mạng khi chúng lần đầu tiên được giới thiệu vì chúng mạnh, nhẹ và rẻ. Nhưng chúng rất kém hiệu quả và chậm khi hoạt động vì bạn phải làm nóng và làm mát chúng. Ngoài ra, hiệu suất của chúng chỉ khoảng hai phần trăm,” Shafer nói. “Đối với Cavatappi, chúng tôi tránh được điều này bằng cách sử dụng chất lỏng dưới áp suất để hoạt động, vì vậy chúng tôi nghĩ rằng những thiết bị này có nhiều khả năng được áp dụng. Những thiết bị này phản ứng gần như nhanh như chúng tôi có thể bơm chất lỏng. Ưu điểm lớn là hiệu suất của chúng. Chúng tôi đã chứng minh hiệu suất co lại lên đến khoảng 45 phần trăm, 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 robot mềm, bộ truyền động robot thông thường và các công nghệ hỗ trợ như exoskeleton và prosthetics.

“Chúng tôi dự đoán rằng công việc trong tương lai sẽ bao gồm việc sử dụng cơ bắp nhân tạo Cavatappi trong nhiều ứng dụng do sự đơn giản, chi phí thấp, trọng lượng nhẹ, tính linh hoạt, hiệu suất và khả năng thu hồi năng lượng của chúng, cùng với các lợi ích khác,” Shafer nói.

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

Các công nghệ truyền động sinh học và tuân thủ sẽ có những ý nghĩa lớn khi chúng tiếp tục được phát triển. Chúng vừa hiệu quả vừa mạnh mẽ khi được sử dụng trong các hệ thống robot, và chúng có thể giúp cho phép chúng tương tác, tăng cường và cuối cùng là tích hợp với con người.