Қазіргі роботтар көп нәрсені істей алады. Бірақ сонымен бірге олар адамның жеңілдігінен және қимыл-қозғалыстарының рақатынан алыс. Ал кінәсі – жасанды бұлшықеттердің жетілмегендігі. Көптеген елдердің ғалымдары бұл мәселені шешуге тырысуда. Мақала олардың таңғажайып өнертабыстары туралы қысқаша шолуға арналады.
Сингапур ғалымдарының полимерлі бұлшықеттері
Жақында Сингапур Ұлттық университетінің өнертапқыштары гуманоидты роботтарға қадам жасады. Бүгінгі күні ауыр салмақты андроидтар гидравликалық жүйелермен жұмыс істейді. Соңғысының айтарлықтай кемшілігі төмен жылдамдық болып табылады. Сингапур ғалымдары ұсынған роботтарға арналған жасанды бұлшықеттер киборгтарға өз салмағынан 80 есе ауыр заттарды көтеріп қана қоймай, оны адам сияқты жылдам орындауға мүмкіндік береді.
Ұзындығы бес есеге созылатын инновациялық дизайн роботтарға тіпті өз денелерінің салмағынан 20 есе ауыр заттарды көтере алатын құмырсқаларды «айналып өтуге» көмектеседі. Полимерлі бұлшықеттердің келесі артықшылықтары бар:
- икемділік;
- соққы күші;
- икемділік;
- пішінін бірнеше секундта өзгерту мүмкіндігі;
- кинетикалық энергияны электр энергиясына түрлендіру мүмкіндігі.
Алайда ғалымдар мұнымен тоқтап қалмақ емес – олар роботқа өзінен 500 есе ауыр жүкті көтеруге мүмкіндік беретін жасанды бұлшықеттер жасауды жоспарлап отыр!
Гарвардтың ашылуы - электродтар мен эластомерлердегі бұлшықеттер
Гарвард университетінің Қолданбалы және инженерлік ғылымдар мектебінде жұмыс істейтін өнертапқыштар «жұмсақ» роботтар үшін сапалы жаңа жасанды бұлшықеттерді ұсынды. Ғалымдардың айтуынша, олардың құрамында көміртекті нанотүтіктер бар жұмсақ эластомерлер мен электродтардан тұратын миы сапасы жағынан адам бұлшықеттерінен кем түспейді!
Бүгінгі күні бар барлық роботтар, жоғарыда айтылғандай, механизмі гидравлика немесе пневматика болып табылатын жетектерге негізделген. Мұндай жүйелер сығылған ауамен немесе химиялық заттардың реакциясынан қуат алады. Бұл адам сияқты жұмсақ және жылдам робот жасау мүмкін емес. Гарвард ғалымдары роботтарға арналған жасанды бұлшықеттердің сапалы жаңа тұжырымдамасын жасау арқылы бұл кемшілікті жойды.
Жаңа киборг «бұлшық еті» Кларк зертханасында жасалған нанотүтік электродтары Калифорния университеті ғалымдарының туындысы икемді эластомерлердің жоғарғы және төменгі қабаттарын басқаратын көп қабатты құрылым. Мұндай бұлшықеттер"жұмсақ" андроидтар мен хирургиядағы лапароскопиялық құралдар үшін өте қолайлы.
Гарвард ғалымдары бұл тамаша өнертабыспен тоқтап қалмады. Олардың соңғы әзірлемелерінің бірі - скаттар биороботы. Оның құрамдас бөліктері егеуқұйрықтың жүрек бұлшықетінің жасушалары, алтын және силикон.
Баучман тобының өнертабысы: көміртегі нанотүтіктеріне негізделген жасанды бұлшықеттің тағы бір түрі
1999 жылы Австралияның Кирхберг қаласында инновациялық материалдардың электронды қасиеттері бойынша халықаралық қысқы мектептің 13-ші отырысында Allied Signal компаниясында жұмыс істейтін және халықаралық зерттеу тобын басқаратын ғалым Рэй Баучман презентация. Оның жазбасы жасанды бұлшықеттер жасау туралы болды.
Рей Баучман бастаған әзірлеушілер көміртекті нанотүтіктерді наноқағаз парақтары түрінде елестете алды. Бұл өнертабыстағы түтіктер бір-бірімен араласып, араласып кеткен. Наноқағаздың өзі сыртқы түрі бойынша кәдімгі қағазға ұқсайтын - оны қолмен ұстауға, жолақтар мен кесектерге кесуге болады.
Топтың тәжірибесі сыртқы түрі бойынша өте қарапайым болды - ғалымдар жабысқақ таспаның әртүрлі жақтарына наноқағаз бөліктерін бекітіп, бұл құрылымды тұзды электр өткізгіш ерітіндіге түсірді. Төмен вольтты аккумуляторды қосқаннан кейін екі наножолақ ұзартылды, әсіресе электр батареясының теріс полюсіне қосылған; сосын қағаз бұралып қалды. Жасанды бұлшықет үлгісі жұмыс істеді.
Баухманның өзі өнертабысы сапалы модернизациядан кейін деп санайдыробототехниканы айтарлықтай өзгертеді, өйткені мұндай көміртекті бұлшықеттер иілу / ұзарту кезінде электрлік потенциал жасайды - олар энергия шығарады. Сонымен қатар, мұндай бұлшықеттер адамнан үш есе күшті, өте жоғары және төмен температурада жұмыс істей алады, жұмысы үшін төмен ток пен кернеуді пайдаланады. Оны адамның бұлшық еттерін протездеу үшін қолдануға әбден болады.
Техас университеті: балық аулау жіпінен және тігін жіпінен жасалған жасанды бұлшықеттер
Ең таңғаларлықтардың бірі - Далласта орналасқан Техас университетінің зерттеу тобының жұмысы. Ол жасанды бұлшықеттердің үлгісін ала алды, оның күші мен қуаты реактивті қозғалтқышты еске түсіреді - 7,1 а.к./кг! Мұндай бұлшықеттер адамға қарағанда жүздеген есе күшті және өнімдірек. Бірақ бұл жерде ең таңғаларлық нәрсе, олар қарапайым материалдардан - беріктігі жоғары полимерлі қармақтан және тігін жіпінен жасалған.
Мұндай бұлшықеттің қоректенуі температура айырмашылығы болып табылады. Ол жұқа металл қабатымен қапталған тігін жіпімен қамтамасыз етіледі. Дегенмен, болашақта роботтардың бұлшық еттері қоршаған ортаның температурасының өзгеруінен қуат алуы мүмкін. Айтпақшы, бұл қасиет ауа райына бейімделетін киімдерге және басқа ұқсас құрылғыларға қолданылуы мүмкін.
Егер полимер бір бағытта бұралса, ол қызған кезде күрт кішірейеді және салқындаған кезде тез созылады, ал керісінше бұралса, ол мүлдем қарама-қарсы болады. Мұндай қарапайым дизайн, мысалы, жалпы роторды 10 мың айналым / мин жылдамдықпен айналдыра алады. Плюс осындайбалық аулау желісінің жасанды бұлшықеттері, өйткені олар бастапқы ұзындығының 50% дейін жиырылады (адамда тек 20%). Сонымен қатар, олар таңғажайып төзімділікпен ерекшеленеді - бұл бұлшықет миллиондаған қайталанғаннан кейін де «шаршамайды»!
Техастан Амурға
Даллас ғалымдарының ашылуы әлемнің көптеген ғалымдарын шабыттандырды. Дегенмен, бір ғана робототехник өз тәжірибесін сәтті қайталай алды – Александр Николаевич Семочкин, Беларусь мемлекеттік педагогикалық университетінің ақпараттық технологиялар зертханасының меңгерушісі.
Алғашында өнертапқыш американдық әріптестерінің өнертабыстарын жаппай енгізу туралы Science журналындағы жаңа мақалаларды шыдамдылықпен күтті. Бұл орын алмағандықтан, амурлық ғалым өзінің пікірлестерімен керемет тәжірибені қайталап, мыс сымнан және өз қолдарымен балық аулау жолынан жасанды бұлшықеттер жасауды шешті. Бірақ, өкінішке орай, көшірме өміршең болмады.
Сколководан шабыт
Тастатылған тәжірибелерге қайта оралу Александр Семочкин кездейсоқ мәжбүр болды - ғалым Сколковода робототехника конференциясына келді, онда ол Зеленоградтық Neurobotics компаниясының басшысы пікірлес адаммен кездесті. Белгілі болғандай, бұл компанияның инженерлері де балық аулау жіптерінен өміршең бұлшық еттерді жасаумен айналысады.
Туған елге оралған Александр Николаевич жаңа жігермен жұмысқа кірісті. Бір жарым айдың ішінде ол жұмысқа жарамды жасанды бұлшықеттерді жинап қана қоймай, сонымен қатар балық аулау жіптерінің орамдарын жасайтын оларды айналдыратын машина жасай алды.қайталанатын.
Жарнамалық жасанды бұлшықет
Бес сантиметрлік бұлшықетті жасау үшін А. Н. Семочкинге бірнеше метр сым және 20 см кәдімгі балық аулау желісі қажет. 3D басып шығарылған бұлшық еттерді «өндіріс» машинасы, айтпақшы, бұлшықетті 10 минутта бұрады. Содан кейін құрылым жарты сағат бойы +180 градус Цельсийге дейін қыздырылған пешке қойылады.
Мұндай бұлшықетті электр тогының көмегімен белсендіруге болады – оның көзін сымға жалғау жеткілікті. Нәтижесінде ол қызып, жылуын балық аулау сызығына бере бастайды. Соңғысы созылады немесе жиырылады - құрылғы бұрған бұлшықет түріне байланысты.
Өнертапқыштың жоспарлары
Александр Семочкиннің жаңа жобасы - жасалған бұлшық еттерді бастапқы күйіне тезірек қайтаруды «үйрету». Бұған қуат сымының жылдам салқындауы көмектесуі мүмкін - ғалым мұндай процесс су астында жылдамырақ болады деп болжайды. Мұндай бұлшықетті алғаннан кейін Беларусь мемлекеттік педагогикалық университетінің антропоморфты роботы Искандерус оның алғашқы иесі болады.
Ғалым өзінің өнертабысын құпия сақтамайды - ол YouTube-те бейнежазбалар жариялайды, сондай-ақ балық аулау жіптері мен сымнан бұлшықеттерді айналдыратын машина жасаудың егжей-тегжейлі нұсқаулары бар мақала жазуды жоспарлап отыр.
Уақыт бір орнында тұрмайды - біз айтқан жасанды бұлшықеттер эндо- және хирургиялық операцияда қолданылған.лапароскопиялық операциялар. Ал олардың қатысуымен «Дисней» зертханасында олар жұмыс істейтін қолды жинады.
