Искусственные мышцы обогнали по мощности настоящие

Искусственные мышцы обогнали по мощности настоящие

Разработана технология создания недорогих искусственных мышц на основе жесткого каркаса, заключенного в мягкую камеру. Мышцы сокращаются за счет уменьшения в них давления, причем их можно создавать, используя разные материалы. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Инженеры, разрабатывающие роботов, нередко используют в своих изобретениях конструкции, напоминающие по функциям живых существ. Несмотря на это, для движения роботы все равно чаще всего используют электромоторы или двигатели внутреннего сгорания, соединенные со сложными механическими передачами. Некоторые исследователи придерживаются другого подхода и разрабатывают источники движения, более близкие по своему устройству к мышцам. Уже существует немало прототипов искусственных мышц, которые могут сокращаться подобно настоящим мышцам, но почти все они требуют дорогих материалов и технологических процессов, при этом эффективность многих из них все еще низка.

Исследователи под руководством Роберта Вуда (Robert Wood) из Гарвардского университета разработали простую и недорогую технологию создания эффективных искусственных мышц, которые можно создавать из большого количества разных материалов. Принципиальная схема создания таких актуаторов довольно проста. В качестве основы используется каркас заданной формы, который может складываться и раскладываться. Затем вокруг этого каркаса склеиваются или сплавляются два фрагмента пленки из полимера или другого воздухонепроницаемого и мягкого материала. Таким образом формируется мягкая камера с жестким каркасом внутри, которая подключается к источнику разницы давления.

Управление актуатором происходит за счет уменьшения или увеличения давления жидкости или газа внутри камеры. В результате актуатор начинает менять форму: складываться или наоборот увеличиваться в размерах, а в случае с каркасом сложной формы, совершать другие движения — например, изгибаться в определенную сторону.

С помощью такой технологии исследователи создали несколько прототипов актуаторов, и измерили их эффективность. Один из этих прототипов, представляющий собой десятисантиметровый линейный актуатор весом менее трех грамм, смог поднять груз массой более трех килограмм. Исследователи подсчитали, что пиковая мощность таких актуаторов составляет около двух киловатт на килограмм массы, что делает их мощнее настоящих скелетных мышц млекопитающих.

Ранее ученые представляли множество прототипов искусственных мышц, работающих на основе разных принципов. Некоторые также работают за счет давления, например, робогусеница, основную часть которой занимает полимерная пена, покрытая силиконом, а также мягкие вакуумные актуаторы из множества полых ячеек. Другие используют для своей работы нагревание: таким образом работают мышцы на основе нейлоновой лески и недавно представленный материал, наполненный пузырьками с этанолом, который при нагревании превращается в газ и расширяется. Помимо этого недавно был представлен актуатор из множества слоев двумерного материала, который расширяется при внедрении в него сторонних ионов. Кстати, не всегда искусственные мышцы сделаны полностью из искусственных материалов. Тайваньские ученые сделали мышцы из тонкой пленки из кожицы лука, которая сокращается под действием электричества.

Newsland.ru

Похожие новости:
Из лески скрутили рекордно эффективные искусственные мышцы
Международная группа ученых разработала метод обработки пластика, который превращает обычные полимеры в искусственные мышцы с рекордной удельной мощностью и силой сокращения. Исследование опубликовано в Science, кратко о нем можно прочитать на сайте журнала. К пластику ученые обратились после ..
2014-02-21 1971 0 Технология
1
Ученые создали искусственные мышцы
Новые искусственные мышцы из нанотехнологической пряжи, пропитанные парафином, могут поднять вес, более чем в 100 тыс. раз превышающий их собственный, и сгенерировать в 85 раз больше механической энергии, чем такого же размера природные мышцы. К такому мнению пришли ученые из Техасского университета в Далласе и специалисты ..
2012-11-20 1875 0 Технология
1
Искусственные мышцы смогут сделать роботов очень сильными
Классическая сцена из научно-фантастического фильма, когда робот получил увечья, повредил участок кожи и его металлический скелет оголился. Похоже, такое будущее не за горами, ведь инновации стремятся к тому, чтобы улучшить искусственные мышцы. Последний прорыв в этой области ..
2013-09-12 1974 0 Технология
1
Созданы искусственные регенерирующие стволовые клетки
Ученые из Университета штата Северная Каролина совместно с китайскими исследователями создали искусственные стволовые клетки, предназначенные для восстановления сердечных мышц. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature Communications.Биотехнологи изготовили имитирующие клетки наночастицы из биоразлагаемого полимера гликозилированной ..
2016-12-30 3493 0 Технология
0
Учёные вырастили мышцу, способную к регенерации
Ученым Массачусетского технологического института впервые удалось вырастить в лабораторных условиях биоинженерную мышцу, способную к самовосстановлению. Об этом сообщают иностранные СМИ со ссылкой на журнал PNAS. «Для создания мышцы были использованы мышечные волокна, выращенные учеными из миогенных клеток крысы. Чтобы ..
2014-04-03 1055 0 Технология
0
Ученые создали робо-мышцы сильнее человеческих
Если вдруг будет так называемое «Восстание машин» в нашей жизни, наши шансы на выживание будут ничтожными. Команда ученых из американского Министерства Национальной лаборатории Лоренса Беркли продемонстрировали совершенно новый тип роботизированных мышц, которые в 1000 раз сильнее человеческих ..
2013-12-25 1777 0 Технология
0
Робомедуза с искусственными мышцами питается водородом
Исследователи из Политехнического университета Виргинии (США) разработали подводный дрон, выглядящий и плавающий, как медуза. При этом он использует инновационную систему движения, в которой нет места электричеству: искусственные мышцы на основе сплавов с «памятью формы» сокращаются под действием тепла. Искусственные мышцы находят ..
2012-03-21 1409 0 Технология
0
Учёные строят искусственные органы с помощью технологий электронной промышленности
Количество донорских органов в мире до сих пор сильно уступает количеству нуждающихся в них пациентов. Благодаря новому исследованию в области тканевой инженерии стало возможным производство сложных искусственных тканей. (Относительно простые конструкции медики печатают на 3D-принтерах не первый год. Для формирования ..
2013-08-2 1229 0 Технология
0
Искусственные мышцы - новое достижение робототехники
Новое достижение робототехники: американские исследователи создали искусственную мышечную клетку, которая в будущем, как они ожидают, пригодится при разработке микророботов, способных передвигаться в человеческих сосудах. В эксперименте модифицированные волокна сформировались в мышечную ткань, по своим свойствам невероятно близкую к человеческой, ..
2012-09-2 5629 0 Технология
0
Ученые вырастили сердечные мышцы для морских свинок
Ученые восстановили поврежденные участки сердечной мышцы морских свинок при помощи клеток сердца (кардиомиоцитов), выращенных из человеческих эмбриональных стволовых клеток, сообщает The Seattle Times. Сердце морской свинки бьется со скоростью 200-250 ударов в минуту, примерно на верхнем ..
2012-08-9 1175 0 Технология
0
Российские учёные создают плотный лазер
Специалисты НВП «Топаз» в Томске разрабатывают лазерную установку для резки и сварки толстых металлов, которая не имеет аналогов в мире, передаёт inotomsk.ru. «Наша идея позволяет при меньшей мощности получить более высокую плотность мощности излучения, чем у стандартных систем. Для резки и сварки ..
2015-06-22 1277 0 Технология
0
Создан материал, который заменит вены и артерии
Специалисты из QMUL (Лондонский университет королевы Марии) разработали такую технику, с помощью которой можно будет создавать искусственные вены. Сколько бы ученые ни пытались создать искусственные вены человека, они всё равно далеки от синхронизации органических процессов в этой области. Но лондонские ..
2015-10-02 1066 0 Технология
1
Роботы размером с молекулу — уже реальность
Швейцарские ученые сделали прорыв в создании нанотехнологий — создали искусственные молекулы из наноразмерных шариков.Как говорят сами изобретатели, это — большой прорыв в работе. Посредством созданных микророботов ученые смогут проводить исследования и бороться с раковыми и другими опухолями, а также устранять ..
2016-04-05 1777 0 Технология
1
Искусственные клетки применят в медицине
Исследователи из Университета штата Пенсильвания утверждают, что без труда изготовленные, недорогие искусственные клетки, сделанные с помощью микропечати, могут в конечном счете послужить устройствами для доставки препаратов и генов в биоматериалах. Они также утверждают, что искусственные клетки также позволят исследователям изучить ..
2013-12-23 1154 0 Технология
0
Япония планирует перейти на ветровые электростанции
После аварии на АЭС, возникла проблема в нехватке мощности, которую теперь нужно было как — либо восполнять. Было принято решение развивать альтернативную энергетику. Власти Японии рассчитывают, что к середине этого лета успеют построить самую масштабную ветровую ..
2013-01-30 1639 0 Технология
0