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Künstliche Muskeln mit den Händen: die Herstellung und Eigenschaften

Moderne Roboter können beschäftigen. Aber zugleich sind sie weit weg von menschlicher Leichtigkeit und Anmut der Bewegung. Und die Schuld dafür – unvollkommen künstliche Muskeln. Wissenschaftler in vielen Ländern versuchen, dieses Problem zu lösen. Der Artikel wird zu einem kurzen Überblick über ihre erstaunlichen Erfindungen gewidmet sein.

Polymer Muskeln von Singapur Wissenschaftler

Schritt hin zu einem humanoiden Roboter hat vor kurzem die Erfinder der National University of Singapore gemacht. Heute Androiden Schwergewichte Bewegung durch den Betrieb von hydraulischen Systemen. Erhebliche negative Vergangenheit – eine kleine Geschwindigkeit. Künstliche Muskeln für Roboter wird durch Singapurer Wissenschaftler vertreten Cyborg erlauben nicht nur Gegenstände zu heben, die 80-mal schwerer als ihr eigenes Gewicht, sondern auch es so schnell wie eine Person zu tun.

Innovatives Design, strecken lange bis fünf Mal, hilft es, zu „Bypass“ die Roboter auch Ameisen, die dafür bekannt sind, können bis zu 20-mal schwerer als das Gewicht ihrer eigenen Zellen Objekte tragen. Polymer Muskeln haben die folgenden Vorteile:

  • Flexibilität;
  • Schlagfestigkeit;
  • Flexibilität;
  • die Fähigkeit, seine Form für einige Sekunden zu ändern;
  • die kinetische Energie in elektrische Energie umzuwandeln.

Doch zur gleichen Zeit, Wissenschaftler sind nicht dort zu stoppen gehen – in ihren Plänen künstliche Muskeln zu schaffen, die der Roboter erlauben würde, eine Last zu heben, ist 500-mal schwerer als er!

Eröffnung der Harvard – die Muskeln der Elektroden und der Elastomer

Erfinder, die in der Schule von Applied and Engineering, Harvard University arbeiten, präsentierten einen qualitativ neue künstlichen Muskeln für so genannten „weichen“ Roboter. Nach Ansicht der Wissenschaftler, deren Nachkommen, die aus einem weichen Elastomer und die Elektroden, deren Zusammensetzung von Kohlenstoff – Nanoröhrchen, in ihren Eigenschaften sind für den menschlichen Muskel nicht schlechter!

Alle heute existierenden Roboter, wie bereits erwähnt, basierend auf Laufwerke, deren Mechanismus – eine Hydraulik oder Pneumatik. Solche Systeme arbeiten mit Druckluft oder Reaktion von Chemikalien. Es ist nicht möglich, einen Roboter, wie weich und schnell wie ein Mann zu konstruieren. Harvard-Wissenschaftler haben diesen Mangel beseitigt, indem ein neues Konzept der künstlichen Muskeln für Roboter zu schaffen.

Die neuen „Muskeln“ Cyborgs – eine mehrschichtige Struktur, in der die Elektroden der Nanoröhren von Clark im Labor, die durch die oberen und unteren Schichten aus flexiblem Elastomer laufen, ist die Idee von Wissenschaftlern der University of California bereits. Diese Muskeln sind ideal für „weiche“ Androiden und für laparoskopische Instrumente in der Chirurgie.

Auf dieser bemerkenswerten Erfindung ist noch nicht beendet die Harvard-Forscher. Eines ihrer neuesten Entwicklungen – es biorobot-Rampe. Seine Komponenten – Herzmuskelzellen von Ratten, Gold und Silizium.

Die Erfindung Bauhmana Gruppen: eine Art von künstlichen Muskeln auf Basis von Kohlenstoffnanoröhren

Zurück im Jahr 1999 in der australischen Stadt Kirchberg an der 13. Sitzung der Internationalen Winterschule auf die elektronischen Eigenschaften von innovativen Materialien, hielt einen Vortrag Wissenschaftler Ray Bauhman arbeiten in der Firma Allied Signal und Leiter des internationalen Forschungsteam. Seine Botschaft war das Thema künstliche Muskeln.

Entwickler unter dem Ray Bauhmana können Kohlenstoffnanoröhrchen in Form von Folien Nanopapier zur Verfügung zu stellen. Tubuli in dieser Erfindung sind untereinander eng miteinander verwoben und verstrickt. Sie Nanopapier seine Erscheinung die übliche ähnelte – war es möglich, in den Händen zu halten, in Streifen geschnitten und Stücke.

Experiment Gruppe Geist war sehr einfach – die angebrachten Forscher auf verschiedene Stücke Nanopapier Seiten Klebstreifen und ließ das Design in Salzsäure leitenden Lösung. Nach slabovoltnaya Batterie enthalten war, beide Nanobänder verlängert, insbesondere die, die mit dem negativen Pol der elektrischen Batterien verbunden wurden; dann gewelltes Papier. Modell der künstlichen Muskelfunktionen.

Bauhman selbst glaubt, dass seine Erfindung nach der qualitativen Modernisierung Robotik deutlich verwandeln, weil solche Kohlen Muskeln während der Flexion / Extension ein elektrisches Potential schaffen – Energie erzeugen. Neben dieser Muskulatur dreimal stärker als ein Mensch ist bei extrem hohen und niedrigen Temperaturen arbeiten können, indem sie ihre Arbeit geringer Stromstärke und Spannung. Es ist durchaus möglich, ihre Anwendungen und prothetischer menschlicher Muskel.

University of Texas: künstliche Muskeln der Angelschnur und Nähgarn

Eines der auffälligsten ist die Arbeit der wissenschaftlichen Gruppen von der University of Texas, die in Dallas befindet. Sie schaffte es, ein Modell des künstlichen Muskels in Kraft zu erhalten und Energie erinnert an einem Düsentriebwerk – 7.1 hp / kg! Diese Muskeln sind mehrere hundert Mal stärker und produktiver Mensch. Aber das Erstaunlichste daran ist, dass sie von primitiven Materialien aufgebaut sind – hohe Gerüst eines Polymers und Nähgarn.

Mahlzeiten solche Muskeln – ist der Temperaturabfall. Es stellt einen Nähfaden mit einer dünnen Schicht aus Metall beschichtet ist. Doch in der Zukunft, Roboter Muskeln aus ihrer Umgebung Temperaturänderungen einspeisen können. Diese Funktion, die durch die Art und Weise, kann es für die Anpassung an die Wetterkleidung und andere ähnliche Geräte verwendet werden.

Wenn Sie das Polymer in der gleichen Richtung drehen, wird es dramatisch schrumpfen, wenn sie erwärmt und rasch expandiert, wenn sie abgekühlt, aber wenn der andere – es ist grundsätzlich entgegen. Solche ingenuous Struktur kann beispielsweise der Rotor mit einer Drehzahlmarkierung 10 Tausend. Rev / min zu drehen. Plus, diese künstlichen Muskeln der Angelschnur ist, dass sie auf 50% seiner ursprünglichen Länge reduziert werden kann (Mensch nur 20%). Darüber hinaus sind sie durch bemerkenswerte Ausdauer auszeichnen – ist diese Muskulatur nicht „müde“, selbst nach der millionste Wiederholung der Aktion!

Von Texas bis Amor

Eröffnung von Wissenschaftlern aus Dallas inspiriert viele Wissenschaftler aus der ganzen Welt. Erfolgreich ihre Erfahrung wiederholen, war jedoch nur ein Robotik – Alexander Nikolayevich Semochkin, Leiter des Laboratoriums für Informationstechnologien an der Belarussischen Staatlichen Pädagogischen Universität.

Zunächst wartete der Erfinder geduldig auf neue Artikel in der Wissenschaft über die Masse Einführung in der Praxis der Erfindung US-Pendants. Da dies nicht der Fall war, entschied sibirischen Wissenschaftler mit seinen Anhängern eine wunderbare Erfahrung wiederholen und Ihre eigenen Hände künstliche Muskeln aus Kupferdraht und Angelschnur gemacht schaffen. Aber ach, erwies sich als eine Kopie nicht nachhaltig.

Inspiration des „Skolkovo“

Zurück zu den fast verlassenen Versuchen gemacht Aleksandra Semochkina den Fall – der Wissenschaftler fiel auf robotehnicheskuyu Konferenz in „Skolkovo“, wo er mit Gleichgesinnten aus Zelenograd erfüllt „Neyrobotiks“ Kopf des Unternehmens. Wie sich herausstellte, ist die Ingenieure des Unternehmens auch bei der Schaffung der Muskeln des Waldes beschäftigt, die durchaus eine lebensfähig ist.

Wieder zu Hause, Alexander mit neuen Kräften begann zu arbeiten. Sechs Wochen lang war er in der Lage bearbeitbar künstliche Muskeln nicht nur zu sammeln, sondern auch eine Maschine zum Drehen von ihnen zu schaffen, die die Spulen der Angelschnur sind streng wiederholbar gemacht.

Verkündigung künstliche Muskeln

einen fünf Zentimeter Muskel A. N. Semochkinu benötigt mehrere Meter Draht und 20 cm gewöhnliche Angelschnur zu erstellen. Vorrichtung nach „Herstellung“ von Muskeln, nebenbei gesagt, den gedruckten 3D-Drucker, dreht den Arm für 10 Minuten. Dann wird eine halbe Stunde Struktur wird in einem Ofen von brennenden bis +180 Grad Celsius gelegt.

Actuate solchen Muskel ist möglich mit Hilfe von elektrischem Strom – es ist genug, um die Quelle mit dem Draht zu verbinden. Als Folge beginnt es ihre Wärme an die Angelschnur zu erwärmen und übertragen. Last gestreckt oder reduziert – je nach Art des Muskels, die Maschine verdreht.

Pläne für Erfinder

Das neue Projekt Aleksandra Semochkina – „gelehrt“ durch die Muskeln schnell wieder in seinen ursprünglichen Zustand. Dies kann die schnelle Abkühlung der Versorgungsleitung helfen – der Wissenschaftler geht davon aus, dass dieser Prozess unter Wasser schneller stattfinden wird. Nach einem ähnlichen Muskel empfangen wird, wird Iskanderus die erste ihrer Besitzer – anthropomorphe Roboter BSPU.

Der Wissenschaftler hält sich nicht seine Erfindung secret – legt die Videos auf „Youtube“ und plant, einen Artikel mit detaillierten Anweisungen zum Erstellen von Autos, Muskel Verdrillung der Angelschnur und den Draht zu schreiben.

Die Zeit steht nicht still – künstliche Muskeln, die wir Ihnen erzählt haben, bereits in der Chirurgie für Endo- und laparoskopischen Chirurgie. Und im Labor, „Disney“ mit ihrer Teilnahme hat eine funktionierende Hand gesammelt.