Ssylka

Искусственная мышца для роботов поднимает вес в 4400 раз больше собственного

Исследователи из Южной Кореи разработали новый тип искусственной мышцы, способной поднимать вес, почти в 4400 раз превышающий её собственный. Это достижение решает одну из ключевых проблем в робототехнике и материаловедении, открывая путь к созданию более мощных и функциональных гуманоидных роботов, мягких роботизированных систем и носимых устройств.
Искусственная мышца для роботов поднимает вес в 4400 раз больше собственного
Изображение носит иллюстративный характер

Руководителем исследования является Хун Ый Чжон, профессор машиностроения в Ульсанском национальном институте науки и технологий (UNIST). Результаты работы были опубликованы 7 сентября в научном журнале Advanced Functional Materials. Команда создала материал, который впервые в этой области исследований может быть одновременно и гибким, и прочным.

Ключевая инновация заключается в преодолении фундаментального компромисса. Ранее созданные искусственные мышцы были либо очень эластичными, но слабыми, либо прочными, но жёсткими. Новый материал способен быть как гибким, так и напряжённым в зависимости от поставленной задачи.

«Это исследование преодолевает фундаментальное ограничение, согласно которому традиционные искусственные мышцы либо очень эластичны, но слабы, либо прочны, но жестки, — заявил Хун Ый Чжон. — Наш композитный материал может и то, и другое».

Официально разработка называется «высокопроизводительный магнитный композитный привод». Его основа — сложная химическая комбинация полимеров. Уникальные свойства достигаются за счёт архитектуры двойного поперечного сшивания. Первая сеть, состоящая из ковалентных связей, обеспечивает долговечность материала. Вторая, обратимая сеть физических взаимодействий, позволяет активно изменять уровень жёсткости.

В состав композита входят полимер, жёсткость которого можно регулировать, и магнитные микрочастицы из сплава неодим-железо-бор (NdFeB). Эти частицы распределены по всей полимерной матрице и встроены в её поверхность. Для придания им необходимых функций частицы обрабатываются бесцветной жидкостью — октадецилтрихлорсиланом.

Принцип работы мышцы заключается в управляемой жёсткости. Она становится твёрдой и прочной, когда необходимо выдерживать большие нагрузки, и смягчается, когда требуется сократиться или изменить форму.

Конкретные показатели демонстрируют превосходство разработки. Образец искусственной мышцы весом 1,13 грамма (0.04 унции) способен удерживать груз массой до 5 килограммов (11 фунтов). Это означает, что соотношение прочности к весу составляет примерно 4400 к 1.

Показатель деформации растяжения искусственной мышцы достигает 86,4%, что более чем в два раза превышает аналогичный показатель для скелетных мышц человека, сокращающихся примерно на 40%.

Рабочая плотность материала, то есть количество энергии, которое он может произвести на единицу объёма, составляет 1150 килоджоулей на кубический метр (кДж/м³). Этот показатель в 30 раз выше, чем у мышечной ткани человека.

Для подтверждения прочности материала исследователи применили стандартный инженерный метод — одноосный тест на растяжение. В ходе этого теста к образцу прилагается растягивающее усилие до момента его разрыва, что позволяет точно измерить предел прочности на растяжение.

Данное открытие может привести к значительному прогрессу в создании универсальных мягких роботов, гуманоидных роботов нового поколения, а также в разработке носимых устройств и интуитивно понятных человеко-машинных интерфейсов.


Новое на сайте

19148Почему баски стали главными пастухами Америки: врожденный дар или расовый миф? 19147Бывший инженер Google осужден за экономический шпионаж и передачу секретов искусственного... 19146Насколько критичны новые уязвимости SmarterMail и почему их немедленное исправление... 19145Истинный контроль и природа человеческого мастерства: от учения эпиктета до современной... 19144Критические уязвимости нулевого дня в Ivanti EPMM активно эксплуатируются злоумышленниками 19143Почему биология и социальное давление толкают элиту на смертельный риск ради славы и... 19142Почему сотни энергетических объектов по всему миру остаются критически уязвимыми перед... 19141Возможен ли бесконечный полет дронов благодаря новой системе лазерной подзарядки? 19140Химический анализ впервые подтвердил использование человеческих экскрементов в римской... 19139Как искусственный интеллект AnomalyMatch всего за два дня обнаружил 1300 неизвестных... 19138Какие три стратегических решения директора по информационной безопасности предотвратят... 19137Почему обнаруженные в SolarWinds Web Help Desk критические уязвимости требуют... 19136Древнейшие в мире ручные деревянные орудия возрастом 430 000 лет обнаружены в Греции 19135Как древнейший генетический диагноз раскрыл тайну жизни подростка-инвалида в каменном... 19134Способны ли новые рои искусственного интеллекта незаметно захватить человеческое сознание?