Мышцы для мягких роботов: движение без механизмов

мягкие мышцы для роботов

Мышцы для мягких роботов могут обеспечить движение без механизмов и двигателей, подобно тому, как это происходит в природе. Новые разработки позволяют надеяться на это в ближайшем будущем.

Ученые Калифорнийского технологического института получили интересные результаты применения полимерных материалов в качестве источника движения. Суть работы заключается в использовании бистабильных элементов из полимера, которые могут иметь два разных стабильных состояния при разных условиях.

В частности, использовались свойства некоторых материалов изменять свою длину, в зависимости от температуры. Подобные тригеры-переключатели из биметаллических полосок используются очень давно. Например, именно они отключают электрические чайники при закипании.

Примерно так же ведут себя полимерные элементы, скручиваясь-раскручиваясь при изменении температуры.  Каждое такое движение можно использовать для перемещения. В своих опытах ученые перемещали, таким образом, миниатюрную лодочку.

Идея заключается в программировании последовательных движений, то есть, в конечном итоге в создании полимерных мышц для роботов. Ведь любое сложное движение можно представить, как объединение последовательности простых.

Программирование можно осуществлять, используя свойства самих материалов, например толщину волокон. Более толстые волокна медленнее разогреваются, следовательно, отклик от них будет получен позже тонких волокон.

Таким образом, можно достичь эффекта непрерывного движения, особенно, если научиться сбрасывать напряжение для последующего повтора при новом изменении температуры. Такой двигатель позволит роботу двигаться непрерывно, пока меняется температура окружающей среды, как это происходит в реальном мире.

Схемы управления такими мышцами могут быть самыми разными. Ведь на поведение полимерных материалов влияет не только температура, но и химический состав среды, ее соленость или кислотность. Это открывает возможности, например, доставки лекарств полимерными роботами в нужное место организма.

Нетрудно предположить, что роботы с полимерными мышцами способны быть куда надежнее и долговечнее механических устройств. И хотя исследования в этом направлении только начинаются, примитивная лодочка может стать прообразом принципиально новых систем управления и движения.