Nowe mięśnie: szybsze, lżejsze, lepsze?

Nowe mięśnie: szybsze, lżejsze, lepsze?

Nowe badania potencjalnie zwiększą możliwości sztucznych mięśni. Dzięki nim roboty będą mogły być stosowane do zadań, przy których nie radzą sobie teraz ani ludzie ani dzisiejsze roboty. Nowe „sztuczne mięśnie” mają znaleźć zastosowanie w wielu nowych zadaniach, od naprawiania przecieków wodociągowych, do zszywania uszkodzonych naczyń krwionośnych.

Niestety efektywność i szybkość dotychczasowych rozwiązań jest raczej niewielka, dodatkowo istnieją jeszcze problemy z precyzyjnym sterowaniem. Sztuczne mięśnie robotów, które stosuje się dzisiaj, poruszają się 100 razy wolniej niż ludzkie.

Sydney Yip z Massachusetts Institute of Technology (MIT) oraz współpracownicy, min: professor Ju Li z uniwersytetu stanowego Ohio oraz professor Elisabeth Smela z uniwersytetu Maryland, pracują nad nową generacja sztucznych mięśni.

Termin „sztuczne mięśnie” odnosi się do urządzeń, które aktywowane, mogą wykonać zadania, takie jak, na przykład podniesienie dźwigni, wyjaśnia prof. Yip. Jego zespół pracuje na urządzeniem, które będzie pobierało bardzo mało energii, oraz będzie miało dużo prostszą budowę, co uprości sterowanie. Nowe mięśnie mają być nawet 1000 razy szybsze od ludzkich.

Obecna generacja sztucznych mięśni używanych w robotach jest zrobiona z materiału znanego pod nazwą sprzężonych polimerów (conjugated polymers). „Materiał ten jest czasem nazywany przewodzącymi polimerami, gdyż mogą one przewodzić prąd, podobnie jak zwykły metalowy drut.” stwierdził Xi Lin, członek zespołu.

Polimery, z których zbudowane są konwencjonalne sztuczne mięśnie, są izolatorami i nie przewodzą prądu. Nowy materiał może zostać użyty do sterowania robotem o wiele łatwiej, gdyż można będzie nim sterować elektrycznie. Wysłanie ładunku do specyficznych punktów łańcucha polimerowego zmusza go do aktywacji i wykonania zadania. Kluczowy jest też kształt impulsu sterującego – będącego ładunkiem elektrycznym o specyficznym układzie gęstości.

Badania Yipa i jego zespołu dowiodły, że można tak zmienić proces produkcji polimerów przewodzących (przez usunięcie fazy dodawania jonów), aby oświetlenie światłem o właściwej częstości wystarczyło do wytworzenia solitonu i aktywacji polimeru. Przynajmniej teoretycznie.

Bez dodawania jonów w procesie produkcji, polimery są lżejsze, bardziej elastyczne oraz szybsze. To czyni sztuczne mięśnie o wiele sprawniejszymi.

Redukcja masy jest bardzo istotna jeżeli chodzi o poprawienie szybkości i ułatwienie sterowania.

Badania rokują nadzieję, na powstanie nowej generacji szybkich i lekkich sztucznych mięśni. Zostały one sfinansowane z Honda Research & Development Company oraz Defense Advanced Research Projects Agency/Office of Naval Research. (Dział badań i rozwoju Hondy oraz Agencję zaawansowanych badań obronncyh / dział badania morskich)