Logo

Искусственные мышцы

Искусственные мышцы – это технологии, ис­поль­зуе­мые в ро­бо­то­тех­ни­ке для си­му­ля­ции скелетной мускулатуры. Мышцы в организме живых существ выполняют функции приведения и отведения конечностей. Выполнение этих функций позволяет пе­ре­ме­щать­ся в про­стран­ст­ве, поднимать предметы и совершать другие физические действия. На данный момент, как правило, для симуляции действия мышц ис­поль­зу­ют­ся моторы, но учёные не теряют надежды создать функ­цио­ни­рую­щие ис­кус­ст­вен­ные мышцы. По крайней мере, в этой области пер­ма­нент­но ведутся разработки! И можно пред­по­ло­жить, что лидируют в них японцы, но это не совсем так. А именно здесь не так то, что лидируют в этой области американцы.

ИСКУССТВЕННЫЕ МЫШЦЫ

Да, ещё в 2016 году японские учёные представили ис­кус­ст­вен­ные мышцы, состоящие из большого ко­ли­чест­ва разных волокон. Позже научная работа, посвящённая этой раз­ра­бот­ке, была опу­бли­ко­ва­на в научном журнале ScienceDirect [1]. И это, на самом деле, прорывное изо­бре­те­ние! Каждое волокно сокращается независимо друг от друга, и они полностью имитируют мышечную систему человека. Для демонстрации, их даже закрепили на скелете человека, что позволило ему перемещаться в про­стран­ст­ве, шевелить ко­неч­но­с­тя­ми, челюстью и вообще имитировать движения людей. Но на данном этапе разработки, эти ис­кус­ст­вен­ные мышцы функ­цио­ни­ру­ют только в условиях подачи сжатого воздуха извне. А этого для создания киборга недостаточно!

Нельзя, конечно, сказать, что аме­ри­кан­цы создали тер­ми­на­то­ра, но пер­спек­тив­ных наработок они представили больше. Например, в 2016 году была пред­став­ле­на раз­ра­бот­ка сги­баю­щих­ся актуаторов из нейлона, при­над­ле­жа­щая учёным из Мас­са­чу­сет­ско­го тех­но­ло­ги­чес­ко­го института [2]. Идея не новая! Ранее уже пытались создать ис­кус­ст­вен­ные мышцы на основе линейных актуаторов из нейлона, но они были способны только со­кра­щать­ся и рас­тя­ги­вать­ся. Разработка же учёных из Мас­са­чу­сет­с­ко­го института способна сгибаться в разных на­прав­ле­ни­ях. Возможно это благодаря ис­поль­зо­ва­нию ори­ен­ти­ро­ван­но­го нейлона в нитях с пря­мо­уголь­ным сечением. При­ме­ча­тель­но ещё и то, что получили эту технологи, прессовкой обык­но­вен­ной рыболовной лески.

ПРИЗРАК В ДОСПЕХАХ

Так же в 2016 году учёные из Гар­вард­ско­го уни­вер­си­те­та создали ис­кус­ст­вен­ные мышцы с ячеистой струк­ту­рой, со­кра­щаю­щие­ся как настоящая скелетная мускулатура [3]. Функ­цио­ни­ру­ет данная система на основе вакуумного насоса, от­ка­чи­ваю­ще­го и за­ка­чи­ваю­ще­го в мышцы воздух. Ис­поль­зо­вать данную технологию планируется при создании роботов, не­по­сред­ст­вен­но кон­так­ти­рую­щих с людьми. Связано это с её бе­зо­пас­нос­тью. Но ведутся разработки и в про­мыш­лен­ных целях. Таким образом, уже в 2017 году было опу­бли­ко­ва­но ис­сле­до­ва­ние [4] технологий актуатора на основе множества одноатомных слоев дисульфида молибдена. Отличием этой тех­но­ло­гии является её спо­соб­ность поднимать груз, мно­го­крат­но пре­вы­шаю­щий её соб­ст­вен­ный вес. Эта разработка при­над­ле­жит аме­ри­кан­с­ким учёным из Ратгерского уни­вер­си­те­та.

Искусственные мышцы: последние разработки

Апофеозом американских разработок в области ис­кус­ст­вен­ных мышц стала работа учёных из Ко­лум­бийс­ко­го уни­вер­си­те­та, опу­бли­ко­ван­ная в журнале Nature 19 сентября 2017 года [5]. Осо­бен­нос­тью этого актуатора является то, что он выполнен из мягкой ткани и приводится в действие эле­кт­ри­чест­вом. Мягкая ткань наполнена элас­то­ме­ром с пузырьками этанола. Сквозь мягкую ткань пропущен ме­тал­ли­чес­кий провод. Когда по проводу пускают элек­три­чес­кий ток, этанол принимает форму газа и, со­от­вет­ст­вен­но, его объём уве­ли­чи­ва­ет­ся. В этот момент ис­кус­ст­вен­ные мышцы и приводятся в движение.

ТЕРМИНАТОР

Эффективность данного типа актуаторов достаточно велика. Они способны поднимать вес на три порядка больше собст­вен­но­го. При­ме­ча­тель­но, что стоимость технологии крайне не­зна­чи­тель­на. Всё что требуется – это смешать несколько недорогих ин­гре­ди­ен­тов, затем залить их в форму и подождать, пока они не затвердеют. Так же авторы технологии предлагают использовать 3D принтеры. Как видите, не зря в аме­ри­канс­ких фильмах «конец света» наступает именно в Америке. Возможно, что именно в недрах аме­ри­канс­ких институтов родится технология, способная уничтожить че­ло­ве­чест­во. Но до тех пор наука будет только облегчать нашу жизнь, постоянно повышая её качество!

Источники

[1] sciencedirect.com/science/article/pii/S0924424716308792

[2] onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201604734/abstract

[3] onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.201600055/abstract

[4] nature.com/nature/journal/v549/n7672/full/nature23668.html

[5] nature.com/articles/s41467-017-00685-3

[свернуть]
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...

avatar
  Подпишись!  
Уведомлять
Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить