Nové mechanické svaly dodajú autonómnym robotom extrémnu silu

Vedci nedávno vyvinuli nový druh robotického svalu. V článku publikovanom v časopise Science Robotics opísali nový dizajn robotického svalu, ktorý pomocou elektrostatických vlnovcov zdvíha predmety až so 70-násobkom svojej vlastnej hmotnosti. Mohol by to byť ďalší krok k (aspoň čiastočne) samostatným autonómnym robotom. Prvé roboty boli vyrobené z tvrdých a potenciálne nebezpečných materiálov, ako je kov, ale tie dnešné môžu byť oveľa mäkšie, čo umožňuje fyzicky bezpečnejšie interakcie.

Mäkké roboty sú tiež lepšie v navigácii v novom teréne ako tuhšie a menej poddajné verzie. V štúdii tím vytvoril elektrostatický vlnovcový sval (electrostatic bellow muscle – EBM), ktorý pomocou elektrického náboja a tlaku tvorí ľahký sval schopný fungovať ako generátor, akčný člen a pumpa – to všetko v jednom dizajne. Stiahnuteľné svaly EBM môžu pracovať v generačnom režime a prevádzať pulzujúcu mechanickú energiu na elektrinu. Počas pasívnych fáz by sa mohli efektívne využiť na recykláciu energie. Inými slovami, aj keď sa sval nepohybuje, stále pracuje na vytváraní zásoby energie na svoju ďalšiu činnosť. 

Tento robotický sval je navrhnutý tak, aby sa naťahoval a sťahoval ako staromódne vzduchové čerpadlo na hasenie požiarov. Pri navrhovaní jeho štruktúry kombinovali vedci vrstvy elektroaktívnych filmov v tvare šišky, ktoré boli len o niečo väčšie ako jednoeurová minca, s kanálom vedeným stredom, aby sa mohol vstreknúť dielektrický olej. Po stlačení štruktúra vyzerala relatívne plochá kruhová, ale aplikovanie napätia spôsobí, že elektródy na filmoch sa nabijú opačne a navzájom sa priťahujú „zipsovým“ pohybom.

Pri takomto dizajne sa EBM môže buď zmršťovať pôsobením vonkajšej sily, napríklad závažia, alebo fungovať hydrodynamicky pôsobením proti vnútornému tlaku kvapaliny. Na vyskúšanie sily svalov dali vedci dvíhať predmety s rôznou hmotnosťou – od jednokilogramových plastových fliaš až po viac ako 500-kilogramové kovové platne. Zistili, že EBM dokáže zdvihnúť až 70-násobok vlastnej hmotnosti.

Keď sval pracoval ako generátor, bol schopný premeniť 20 percent svojej energie späť na uskladnenú energiu, ktorá sa mohla neskôr použiť. Toto pôsobenie sa dá zosilniť jednoduchým stohovaním EBM na seba spôsobom, ako sa úhľadne skladá dlhý zimný šál. EBM by mohol byť sľubný pre robotické systémy vďaka svojej ľahkosti, škálovateľnosti a prispôsobivosti rôznym úlohám. Doplnková schopnosť získavať energiu by mohla byť výhodnou vlastnosťou aj pre autonómne roboty napájané z batérie.

Zdroj: inverse.com.