Мощные искусственные мышцы для роботов: революция в мягкой робототехнике

Учёные из Национального института науки и технологий в Ульсане (UNIST), Южная Корея, представили прорывную разработку — искусственные мышцы, которые сочетают гибкость, прочность и невероятную силу. Эти мышцы способны поднимать грузы, в 4000 раз превышающие их собственный вес, что открывает новые горизонты для робототехники. В этой статье мы расскажем, как работает эта технология, её преимущества и перспективы применения.

Как работают искусственные мышцы?

Материал с памятью формы

Новый материал создан на основе полимера с добавлением микрочастиц неодим-железо-бора (NdFeB). Он способен переключаться между мягким и жёстким состояниями, что позволяет управлять его свойствами в реальном времени. Это достигается за счёт температурного и магнитного контроля.

Двойная сшивка полимера

• Химическая сшивка: основана на молекулярных связях.
• Физическая сшивка: происходит за счёт эффекта кристаллизации.

Материал становится мягким при нагревании, а после охлаждения приобретает твёрдость, сравнимую со сталью.

Преимущества новой технологии

Невероятная прочность и гибкость

• Материал может удлиняться до разрыва на 1274%, что более чем в 12 раз превышает возможности биологических тканей.
• Сокращение при сжатии достигает 86,4%, что вдвое больше, чем у человеческой мышцы.
• Жёсткость варьируется от 213 кПа (резина) до 292 МПа (твёрдый пластик), то есть в диапазоне, отличающемся в тысячу раз.

Высокая мышечная работа

Совершаемая мышечная работа достигает 1150 кДж/м³, что в 30 раз выше, чем у биологической ткани.

Потенциальные области применения

Мягкая робототехника

Роботы смогут сочетать мягкость для безопасного взаимодействия с людьми и жёсткость для выполнения тяжёлых задач. Это идеально для:

• «Домашних помощников»
• «Экзоскелетов»
• «Медицинских инструментов»

Промышленные задачи

Искусственные мышцы могут использоваться для подъёма и перемещения тяжёлых грузов, что сделает их незаменимыми на производстве.

Текущие ограничения и перспективы

Оставшиеся проблемы

• Медленная реакция: Нагрев и охлаждение материала занимают время, что непрактично для некоторых задач.
• Магнитное поле: Требуется создание достаточно сильного поля для активации мышечной памяти.

Будущие исследования

*»Хотя материал далёк от коммерческого применения, он открывает большие перспективы для дальнейших исследований»*. Учёные продолжают работать над устранением недостатков и улучшением характеристик искусственных мышц.

Искусственные мышцы — это шаг к созданию роботов нового поколения, которые смогут выполнять задачи, ранее недоступные для механических систем.</p