Τα σύγχρονα ρομπότ μπορούν να κάνουν πολλά. Ταυτόχρονα όμως απέχουν πολύ από την ανθρώπινη ευκολία και χάρη στις κινήσεις. Και το λάθος είναι - ατελείς τεχνητοί μύες. Επιστήμονες από πολλές χώρες προσπαθούν να λύσουν αυτό το πρόβλημα. Το άρθρο θα αφιερωθεί σε μια σύντομη επισκόπηση των καταπληκτικών εφευρέσεών τους.
Πολυμερικοί μύες από επιστήμονες της Σιγκαπούρης
Ένα βήμα προς περισσότερα ανθρωποειδή ρομπότ έκαναν πρόσφατα εφευρέτες από το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης. Σήμερα, τα βαρέων βαρών android τροφοδοτούνται από υδραυλικά συστήματα. Ένα σημαντικό μειονέκτημα του τελευταίου είναι η χαμηλή ταχύτητα. Οι τεχνητοί μύες για ρομπότ, που παρουσιάστηκαν από επιστήμονες της Σιγκαπούρης, επιτρέπουν στους cyborgs όχι μόνο να σηκώνουν αντικείμενα που είναι 80 φορές βαρύτερα από το δικό τους βάρος, αλλά και να το κάνουν τόσο γρήγορα όσο ένας άνθρωπος.
Ένας καινοτόμος σχεδιασμός που εκτείνεται πέντε φορές σε μήκος βοηθά τα ρομπότ να «κυκλοφορούν» ακόμη και τα μυρμήγκια, τα οποία είναι γνωστό ότι μπορούν να μεταφέρουν αντικείμενα 20 φορές βαρύτερα από το βάρος του σώματός τους. Οι πολυμερείς μύες έχουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:
- ευελιξία;
- επιβλητική δύναμη;
- ελαστικότητα;
- η ικανότητα να αλλάξεις το σχήμα του σε λίγα δευτερόλεπτα;
- η ικανότητα μετατροπής της κινητικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια.
Ωστόσο, οι επιστήμονες δεν πρόκειται να σταματήσουν εκεί - σχεδιάζουν να δημιουργήσουν τεχνητούς μύες που θα επιτρέψουν στο ρομπότ να σηκώσει ένα φορτίο 500 φορές βαρύτερο από τον εαυτό του!
Ανακάλυψη από το Χάρβαρντ - μύες από ηλεκτρόδια και ελαστομερές
Εφευρέτες που εργάζονται στη Σχολή Εφαρμοσμένων και Μηχανικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ παρουσίασαν ποιοτικά νέους τεχνητούς μύες για τα λεγόμενα «μαλακά» ρομπότ. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, το πνευματικό τέκνο τους, που αποτελείται από ένα μαλακό ελαστομερές και ηλεκτρόδια, που περιλαμβάνουν νανοσωλήνες άνθρακα, δεν είναι κατώτερο ποιοτικά από τους ανθρώπινους μύες!
Όλα τα ρομπότ που υπάρχουν σήμερα, όπως ήδη αναφέρθηκε, βασίζονται σε κινητήρες, των οποίων ο μηχανισμός είναι υδραυλικός ή πνευματικός. Τέτοια συστήματα τροφοδοτούνται από πεπιεσμένο αέρα ή την αντίδραση χημικών ουσιών. Αυτό καθιστά αδύνατη την κατασκευή ενός ρομπότ που είναι τόσο μαλακό και γρήγορο όσο ένας άνθρωπος. Οι επιστήμονες του Χάρβαρντ έχουν εξαλείψει αυτό το μειονέκτημα δημιουργώντας μια ποιοτικά νέα ιδέα τεχνητών μυών για ρομπότ.
Ο νέος «μύς» του cyborg είναι μια δομή πολλαπλών στρωμάτων στην οποία ηλεκτρόδια νανοσωλήνων που δημιουργήθηκαν στο εργαστήριο του Clark ελέγχουν το επάνω και το κάτω στρώμα των εύκαμπτων ελαστομερών, το πνευματικό τέκνο επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. Τέτοιοι μύεςιδανικό τόσο για "μαλακά" ανδροειδή και λαπαροσκοπικά εργαλεία στη χειρουργική.
Οι επιστήμονες του Χάρβαρντ δεν σταμάτησαν σε αυτή την υπέροχη εφεύρεση. Μία από τις πιο πρόσφατες εξελίξεις τους είναι ένα βιορομπότ με τσιμπήματα. Τα συστατικά του είναι κύτταρα μυός της καρδιάς αρουραίου, χρυσός και σιλικόνη.
Η εφεύρεση της ομάδας Bauchmann: ένας άλλος τύπος τεχνητού μυός που βασίζεται σε νανοσωλήνες άνθρακα
Πίσω το 1999 στην πόλη Kirchberg της Αυστραλίας, στη 13η συνάντηση του Διεθνούς Χειμερινού Σχολείου για τις Ηλεκτρονικές Ιδιότητες των Καινοτόμων Υλικών, ο επιστήμονας Ray Bauchman, ο οποίος εργάζεται στην Allied Signal και είναι επικεφαλής μιας διεθνούς ερευνητικής ομάδας, έκανε μια παρουσίαση. Η ανάρτησή του αφορούσε τη δημιουργία τεχνητών μυών.
Οι προγραμματιστές με επικεφαλής τον Ray Bauchman μπόρεσαν να φανταστούν νανοσωλήνες άνθρακα με τη μορφή φύλλων νανοχάρτου. Οι σωλήνες αυτής της εφεύρεσης ήταν με κάθε δυνατό τρόπο συνυφασμένοι και αναμεμειγμένοι μεταξύ τους. Το ίδιο το νανοχαρτί έμοιαζε με συνηθισμένο χαρτί στην εμφάνισή του - μπορούσε να κρατηθεί στα χέρια, να κοπεί σε λωρίδες και κομμάτια.
Το πείραμα της ομάδας ήταν πολύ απλό στην εμφάνιση - οι επιστήμονες προσάρτησαν κομμάτια νανοχάρτου σε διαφορετικές πλευρές κολλητικής ταινίας και κατέβασαν αυτή τη δομή σε ένα αλμυρό ηλεκτρικά αγώγιμο διάλυμα. Μετά την ενεργοποίηση της μπαταρίας χαμηλής τάσης, και οι δύο νανολωρίδες επιμήκυνσαν, ειδικά αυτή που ήταν συνδεδεμένη στον αρνητικό πόλο της ηλεκτρικής μπαταρίας. τότε το χαρτί κουλουριάστηκε. Το μοντέλο τεχνητού μυός λειτούργησε.
Ο ίδιος ο Bauhman πιστεύει ότι η εφεύρεσή του μετά από έναν ποιοτικό εκσυγχρονισμόθα μεταμορφώσει σημαντικά τη ρομποτική, επειδή τέτοιοι μύες άνθρακα, όταν κάμπτονται / εκτείνονται, δημιουργούν ένα ηλεκτρικό δυναμικό - παράγουν ενέργεια. Επιπλέον, τέτοιοι μύες είναι τρεις φορές ισχυρότεροι από τους ανθρώπους, μπορούν να λειτουργήσουν σε εξαιρετικά υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες, χρησιμοποιώντας χαμηλό ρεύμα και τάση για την εργασία τους. Είναι πολύ πιθανό να χρησιμοποιηθεί για προσθετική ανθρώπινων μυών.
Πανεπιστήμιο του Τέξας: τεχνητοί μύες από πετονιά και κλωστή ραπτικής
Ένα από τα πιο εντυπωσιακά είναι η εργασία μιας ερευνητικής ομάδας από το Πανεπιστήμιο του Τέξας, το οποίο βρίσκεται στο Ντάλας. Κατάφερε να αποκτήσει ένα μοντέλο τεχνητών μυών, στη δύναμη και την ισχύ του που θυμίζει κινητήρα τζετ - 7,1 ίππους / κιλό! Τέτοιοι μύες είναι εκατοντάδες φορές πιο δυνατοί και πιο παραγωγικοί από τους ανθρώπινους. Αλλά το πιο εκπληκτικό εδώ είναι ότι κατασκευάστηκαν από πρωτόγονα υλικά - πετονιά ψαρέματος από πολυμερές υψηλής αντοχής και κλωστή ραπτικής.
Η διατροφή ενός τέτοιου μυ είναι μια διαφορά θερμοκρασίας. Παρέχεται από ένα νήμα ραψίματος επικαλυμμένο με ένα λεπτό στρώμα μετάλλου. Ωστόσο, στο μέλλον, οι μύες των ρομπότ μπορεί να τροφοδοτούνται από αλλαγές στη θερμοκρασία του περιβάλλοντός τους. Αυτή η ιδιότητα, παρεμπιπτόντως, μπορεί κάλλιστα να εφαρμοστεί σε ρούχα που προσαρμόζονται στις καιρικές συνθήκες και σε άλλες παρόμοιες συσκευές.
Εάν το πολυμερές στρίβει προς μία κατεύθυνση, θα συρρικνωθεί απότομα όταν θερμανθεί και θα τεντωθεί γρήγορα όταν κρυώσει, και εάν συστραφεί προς την αντίθετη κατεύθυνση, θα είναι εντελώς αντίθετο. Ένας τόσο απλός σχεδιασμός μπορεί, για παράδειγμα, να περιστρέψει έναν συνολικό ρότορα με ταχύτητα 10 χιλιάδων στροφών / λεπτό. Συν τέτοιατεχνητοί μύες από πετονιά καθώς είναι σε θέση να συστέλλονται έως και το 50% του αρχικού τους μήκους (ανθρώπινοι μόνο κατά 20%). Επιπλέον, διακρίνονται από εκπληκτική αντοχή - αυτός ο μυς δεν "κουράζεται" ακόμα και μετά από ένα εκατομμύριο επαναλήψεις της δράσης!
Από το Τέξας στο Amur
Η ανακάλυψη επιστημόνων από το Ντάλας έχει εμπνεύσει πολλούς επιστήμονες από όλο τον κόσμο. Ωστόσο, μόνο ένας ρομποτικός κατάφερε να επαναλάβει με επιτυχία την εμπειρία του - ο Alexander Nikolaevich Semochkin, επικεφαλής του εργαστηρίου πληροφορικής στο Κρατικό Παιδαγωγικό Πανεπιστήμιο της Λευκορωσίας.
Στην αρχή, ο εφευρέτης περίμενε υπομονετικά νέα άρθρα στο Science σχετικά με τη μαζική εφαρμογή της εφεύρεσης Αμερικανών συναδέλφων. Δεδομένου ότι αυτό δεν συνέβη, ο επιστήμονας Amur αποφάσισε με τους ομοϊδεάτες του να επαναλάβουν την υπέροχη εμπειρία και να δημιουργήσουν τεχνητούς μύες από χάλκινο σύρμα και πετονιά με τα χέρια τους. Αλλά, δυστυχώς, το αντίγραφο δεν ήταν βιώσιμο.
Έμπνευση από το Skolkovo
Επιστροφή στα σχεδόν εγκαταλειμμένα πειράματα Ο Alexander Semochkin αναγκάστηκε από μια ευκαιρία - ο επιστήμονας έφτασε σε ένα συνέδριο ρομποτικής στο Skolkovo, όπου συνάντησε έναν ομοϊδεάτη του από το Zelenograd, τον επικεφαλής της εταιρείας Neurobotics. Όπως αποδείχθηκε, οι μηχανικοί αυτής της εταιρείας είναι επίσης απασχολημένοι με τη δημιουργία μυών από πετονιές, οι οποίοι είναι αρκετά βιώσιμοι.
Επιστρέφοντας στην πατρίδα του, ο Alexander Nikolaevich άρχισε να εργάζεται με ανανεωμένο σθένος. Σε ενάμιση μήνα, μπόρεσε όχι μόνο να συναρμολογήσει λειτουργικούς τεχνητούς μύες, αλλά και να δημιουργήσει μια μηχανή για τη συστροφή τους, η οποία έφτιαχνε κουλούρες από πετονιάαυστηρά επαναλαμβανόμενο.
τεχνητό μυϊκό σύστημα Ευαγγελισμού
Για να δημιουργήσει έναν μυ πέντε εκατοστών, ο A. N. Semochkin χρειάζεται αρκετά μέτρα σύρμα και 20 cm συνηθισμένη πετονιά. Μια τρισδιάστατη εκτυπωμένη μηχανή «παραγωγής» μυών, παρεμπιπτόντως, στρίβει έναν μυ σε 10 λεπτά. Στη συνέχεια, η δομή τοποθετείται σε φούρνο που θερμαίνεται στους +180 βαθμούς Κελσίου για μισή ώρα.
Μπορείτε να ενεργοποιήσετε έναν τέτοιο μυ με τη βοήθεια ηλεκτρικού ρεύματος - απλώς συνδέστε την πηγή του στο καλώδιο. Ως αποτέλεσμα, αρχίζει να θερμαίνεται και να μεταφέρει τη θερμότητά του στην πετονιά. Το τελευταίο τεντώνεται ή συστέλλεται - ανάλογα με τον τύπο του μυός που έστριψε η συσκευή.
Σχέδια Inventor's
Το νέο έργο του Alexander Semochkin είναι να «διδάξει» στους μύες που δημιουργούνται να επιστρέφουν στην αρχική τους κατάσταση πιο γρήγορα. Αυτό μπορεί να βοηθηθεί από την ταχεία ψύξη του καλωδίου τροφοδοσίας - ο επιστήμονας προτείνει ότι μια τέτοια διαδικασία θα συμβεί πιο γρήγορα κάτω από το νερό. Αφού αποκτηθεί ένας τέτοιος μυς, ο Iskanderus, ένα ανθρωπόμορφο ρομπότ του Κρατικού Παιδαγωγικού Πανεπιστημίου της Λευκορωσίας, θα γίνει ο πρώτος του ιδιοκτήτης.
Ο επιστήμονας δεν κρατά μυστική την εφεύρεσή του - δημοσιεύει βίντεο στο YouTube και επίσης σχεδιάζει να γράψει ένα άρθρο με λεπτομερείς οδηγίες για τη δημιουργία μιας μηχανής που στρίβει τους μύες από πετονιά και σύρμα.
Ο χρόνος δεν σταματάει - οι τεχνητοί μύες για τους οποίους σας είπαμε χρησιμοποιούνται ήδη σε χειρουργικές επεμβάσεις για ενδο- καιλαπαροσκοπικές επεμβάσεις. Και στο εργαστήριο «Disney» με τη συμμετοχή τους, συγκέντρωσαν ένα λειτουργικό χέρι.
