Огурцы вдохновили ученых сделать невероятно сильные искусственные мышцы — Роботех

Огурцы вдохновили ученых сделать невероятно сильные искусственные мышцы

Чтобы разработать новую искусственную мышцу для роботов, исследователи MIT черпают вдохновение из неожиданного источника — огурца. Инженеры заинтересованы не в плодах, которые хороши для бутербродов и салатов, а в плотно свернутых усиках, которые с удивительной силой обертываются вокруг твердых предметов, чтобы поддерживать растущее растение.

Искусственные мышцы не новы. Необходимость сделать роботов, протезы конечностей и другие машины более легкими, более отзывчивыми и более эффективными заставила инженеров отойти от двигателей, зубчатых колес и шкивов в пользу чего-то более похожего на то, что встречается в живых организмах.

С этой целью в последние годы произошел взрыв миниатюрных гидравлических систем, сплавов с памятью формы, сервомеханизмов, пневматики и полимеров. К сожалению, они, как правило, медленнее, тяжелее и не так сильны или отзывчивы, как хотелось бы.

Поэтому команда профессоров и аспирантов MIT обнаружила новый способ создания мышц, в котором используются катушки из вытянутых волокон, изготовленных из очень эластичного циклического сополимерного эластомера, и из гораздо более жесткого термопластичного полиэтилена, слитого в одну прядь. Эти полимеры чувствительны к теплу, но расширяются и сжимаются с разной скоростью в ответ на тепло и холод. Принцип тот же, что и в биметаллических полосках в старомодных термостатах, тостерах или самокорректирующихся маятниках напольных часов. Короче говоря, когда нить нагревается, одна сторона расширяется быстрее другой, и она изгибается.

Чтобы превратить эту полимерную прядь в мышцу, она была растянута в несколько раз по сравнению с первоначальной длиной. Из-за этого она превратилась в очень плотно свернутую спираль, похожую на усики огурца. Исследователи обнаружили, что простое удержание пряди в тепле руки приводит к тому, что она сжимается более сильно с очень сильной силой натяжения. После остывания она возвращается в нормальное состояние. И спираль может так делать 10000 раз, не теряя своих свойств, потому что для ее работы требовалось лишь умеренное изменение температуры на 1 °C.

Команда говорит, что волокна имеют широкий спектр видов с размерами от микрометров до миллиметров в ширину и длины сотен метров. Одна нить настолько сильна, что она может поднять в 650 раз больше собственного веса, при этом сила контролируется начальным растяжением нити и количеством приложенного тепла.

Add a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *