Ученые разработали привод, имитирующий человеческую мышцу. Он может выше прыгать и быстрее двигаться, чем аналоги. Открытие позволит роботам осуществлять более свободные и гибкие движения с меньшей затратой энергии. Исследование опубликовано в Nature Communications.
Человечество занимается разработкой роботов уже около 70 лет. Чтобы машины могли передвигаться, инженеры часто используют технологию, которой более 200 лет, — механические двигатели и приводы. Коллектив швейцарских и немецких ученых создал новый механизм роботизированной ноги, вдохновленный конечностями животных.
Инженеры разработали электрогидравлические приводы, которые назвали HASEL. Система из этих устройств сгибается и разгибается в двух направлениях, как человеческие конечности. Приводы представляют собой заполненные маслом пластиковые пакеты, похожие на те, которые используются для изготовления кубиков льда. Примерно половина каждого пакета покрыта с обеих сторон черным электродом из проводящего материала.
«Как только мы подаем напряжение на электроды, они притягиваются друг к другу из-за статического электричества. Аналогично, когда я тру воздушный шар о голову, мои волосы прилипают к нему из-за того же статического электричества», — рассказал Томас Бухнер из Федерального института технологии в Цюрихе. По мере увеличения напряжения электроды сближаются и отталкивают масло в пакете в одну сторону, что делает конструкцию весьма похожей на движение человеческих конечностей и мышц в них.
Исследователи также сравнили энергетическую эффективность разработанной модели ноги с обычной механической ногой, работающей от электродвигателя. Кроме того, они установили, сколько энергии без необходимости превращается в тепло. «На инфракрасном изображении легко увидеть, что обычная моторизированная нога потребляет гораздо больше энергии, если, скажем, ей приходится удерживать согнутое положение», — отмечает Бухнер.
Авторы показали, что новая роботизированная нога обладает более высокой степенью адаптивности, то есть способностью приспосабливаться к тонким особенностям местности, чем существующие аналоги. В отличие от электродвигателей, которым требуются датчики для отслеживания движения, искусственная мышца за счет своей эластичности сама подстраивается под окружающую среду. Кроме того, она может подпрыгивать на 40% от своей высоты.
Открытие все еще нуждается в дальнейшем усовершенствовании — в настоящее время нога прикрепляется к стержню, прыгает по кругу и пока не может свободно двигаться. В дальнейшем ученые планируют преодолеть эти ограничения и открыть дверь к разработке настоящих шагающих роботов с искусственными мышцами. Если объединить новую роботизированную ногу с четвероногим или гуманоидным роботом, то тот станет эффективнее в качестве спасательного робота.
Автор: Максим Кабацкий.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
