Мягкие искусственные мышцы для роботов: как работает новый биоразлагаемый привод

Итальянские исследователи из Института механического интеллекта (Пиза) совершили маленький прорыв: они создали мягкие искусственные мышцы, которые не только работают долго, как настоящие, но и разлагаются в природе. Представьте робота, который может трудиться в поле, погружаться на глубину или даже в космосе, а потом просто... исчезнуть, не оставив следов.

Сотни моделей искусственных мышц уже существуют, но все они — слабая копия природного оригинала. Новая разработка итальянцев впервые заставляет поверить, что роботы могут обрести по-настоящему живую пластику движений.

Что приводит в движение наш мир? Часто это незаметные герои — приводы, или актуаторы. Они прячутся повсюду, превращая электрический сигнал в физическое действие. Сейчас научный авангард загорелся идеей создать их из мягких и биоразлагаемых материалов. Почему? Такие приводы легкие, бесшумные и… не загрязняют планету.

Конструкция гениальна в своей простоте: представьте гибкий полимерный «карман», заполненный маслом и покрытый проводящим пластиком. Подали ток — пленка сжалась, вытеснив жидкость, карман сократился. Почти как наша бицепс! Такие системы могли бы стать основой для робомышц, «умных» линз или меняющихся поверхностей. Но была одна досадная загвоздка: до сих пор электрический импульс давал лишь кратковременный толчок. Не очень-то похоже на плавное и длительное усилие живой мышцы, правда?

Прорыв, рожденный из наблюдательности

Мягкие искусственные мышцы для роботов: как работает новый биоразлагаемый привод

Исследователь Ион-Дан Сырбу и его коллеги из Scuola Superiore Sant’Anna (Пиза) совместно с австрийской группой нашли способ не только создать, но и точно измерить усилие в таких приводах. А открытие, как часто бывает, пришло случайно.

«Я экспериментировал с пластиковой пленкой, которую мой коллега использовал для создания биоразлагаемых мышц, — рассказывает Сырбу. — И мы заметили невероятное: материал способен поддерживать постоянное усилие долгое время. В тот момент стало ясно — мы нашли нечто важное».

Дальше началась кропотливая работа: построение теоретической модели, глубокий анализ свойств материала. И оказалось, что сложное поведение можно описать довольно простыми уравнениями. Разве не удивительно, когда элегантная формула объясняет то, что копирует саму жизнь?

Опираясь на эту находку, команда уже создала несколько прототипов: разные типы искусственных мышц, оптику с переменной фокусировкой и тактильные дисплеи. Перспективы захватывают.

«Понимание фундаментальных принципов работы мягких приводов способно совершить рывок в создании мобильных роботов, — подчеркивает соавтор работы профессор Марко Фонтана. — И для наземных исследований, и для морских, и для космических. Все эти области жаждут недорогих, эффективных решений с низким энергопотреблением и, что критично, без вреда для окружающей среды». Получается, будущее робототехники может быть не только умным, но и экологически чистым.