Южнокорейские ученые совершили прорыв в области робототехники и материаловедения, создав искусственный мышцу, способный поднимать вес, который в 4000 раз превышает его собственную массу. Проект, реализованный командой Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST), может существенно изменить подход к разработке гуманоидных роботов, преодолевая основные ограничения, которые ранее сдерживали их развитие.
Об этом сообщает ProIT
Инновационная структура и принцип работы
Традиционно искусственные мышцы имели определенный компромисс между гибкостью и мощностью: они либо обеспечивали значительную растяжимость, но были слабыми, либо были прочными, но теряли гибкость. Новый материал, подробно описанный в журнале Advanced Functional Materials, сочетает эти характеристики благодаря уникальному «высокопроизводительному магнитному композитному актуатору». Основу инновации составляет двойная архитектура сшивания: она содержит ковалентно связанную химическую сеть для долговечности и обратимую, физически взаимодействующую сеть для гибкости. Дополнительное усиление обеспечивают магнитные микрочастицы NdFeB, которые равномерно распределены в полимерной матрице. С помощью этих частиц можно внешне регулировать жесткость искусственного мышцы, позволяя ему мгновенно переходить от эластичного состояния к твердому и наоборот.
«Эта структура позволяет искусственному мышце мгновенно становиться жестким, чтобы выдерживать тяжелые нагрузки, и снова размягчаться, когда требуется сокращение».
Уникальные возможности и потенциал для робототехники
Во время лабораторных испытаний искусственный мышца массой всего 1,13 грамма смог поднять вес в 5 килограммов, то есть в 4400 раз больше своей собственной массы. Такой показатель значительно превышает возможности человеческих мышц. Для сравнения, человеческая мышца сокращается примерно на 40% от начальной длины, тогда как искусственный аналог достигает 86,4% сокращения — более чем в два раза превышая биологический показатель. Плотность работы нового материала составляет 1150 килоджоулей на кубический метр, что в 30 раз превышает аналогичный показатель человеческой мышечной ткани.
Эта научная разработка создает новые перспективы для разработки универсальных мягких роботов, инновационных носимых устройств и удобных интерфейсов для взаимодействия человека с машиной, которые ранее казались недостижимыми.