У роботов появятся новые способности

Многие годы ученые пытались разработать такого робота, который совмещал бы в себе, как люди, не только силу, но и чувствительность. И, похоже, скоро эта проблема будет решена, и все благодаря мягкой робототехнике. Технология мягкой робототехники — единственное, что может обеспечить функциональность плавных движений роботов. Роботы могут работать гораздо более эффективней людей. И оснастив их новым классом электромеханических мышц, которые, как и наши собственные, предполагают не только силу, но и чувствительность, ученые смогут вывести роботов на новый уровень. Благодаря таким мышцам, которые не подавляют и не разрушают объекты во время манипуляций, роботы смогут в один прекрасный день выполнять любые деликатные задачи: от сбора фруктов до помощи пожилым людям.

Роботы, которые используются в производстве, подходят для повторяющихся задач, требующих большой мощности, таких как сварочные и сборочные работы на конвейерах заводов. Но их движения, как правило, не имеют плавности и плохо подходят для задач, требующих применения переменного количества силы. Они также потенциально опасны для всех тех, кто находится в непосредственной близости. Исследователи робототехники пытаются создать более мягкие версии, которые могут работать вместе с людьми — или даже как часть их, например, протезы конечностей, или экзоскелеты, которые могут помочь парализованным людям снова ходить.

На передний план вышли две технологии “мягких” мышц. Первая — это пневматические приводы, которые перекачивают газ или жидкости в мягкие мешочки для создания определенных движений. А вторая — это устройства, называемые исполнительными механизмами диэлектрического эластомера, которые прикладывают электрическое поле через изоляционный гибкий пластик, чтобы заставить его деформироваться, и создать таким образом конкретное движение. Пневматические приводы мощные и легкие в изготовлении, но их насосы могут быть громоздкими и шумными, а движущийся газ и жидкости в них не могут обеспечить достаточную скорость и точность. Приводы диэлектрического эластомера быстрые и энергоэффективные. Но они часто ломались, когда из-за воздействия электричества выходил из строя слой пластика.

Теперь исследователи, возглавляемые Кристофом Кеплингером, физиком из Университета Колорадо в Боулдере, нашли оптимальное решение. Они объединили лучшее из обеих технологий. Создали мягкие мускульные приводы, которые используют электричество для управления движением жидкостей внутри небольших мешочков. Дизайн прост. Приводы состоят из небольших пластиковых пакетов, которые содержат изоляционную жидкость, такую ​​как масло канолы (CANada Oil-Low Acid — CANOLA канадское масло с низким уровнем кислот (масло из генетически модифицированного рапса)). Исследователи подают электрическую энергию между электродами, расположенными с обеих сторон мешка, они деформируются, сжимая жидкость и заставляя ее течь в близлежащие области. В результате исполнительный механизм меняет форму.

Согласно исследованию, новая роботизированная рука может выполнять множество тонких задач, например, захватывать нежные предметы, такие как ягоды малины или сырые яйца. С другой стороны, она также может поднимать и тяжелые предметы. Данные технологии являются прекрасным примером роботов с биологической мышцей, которые придают ей силу, скорость и эффективность скелетных мышц млекопитающих. Кеплингер заявил, что этот тип биологических мышц поможет развитию человекоподобных роботов.

Они также показали, что в случае, если электрический ток пробивался сквозь изолирующую жидкость между электродами, то любой «ущерб» мгновенно восстанавливался, когда подача тока прекращалась. Также команда Кеплингера сообщает о создании двух других конструкций мышц, которые сжимаются линейно, подобно человеческому бицепсу, что позволяет им поднимать гораздо больше, чем их собственный вес с быстрой частотой повторений.«Это очень большой шаг, — говорит Роберт Шеферд, эксперт по “мягкой” робототехнике в Корнельском университете. — То, что у них есть — это преимущество жидкостной системы с прямым электрическим контролем. Эта комбинация может стимулировать многогранные применения, в том числе и более реалистичные протезные устройства, и «мягкие» роботы, которые смогут работать вместе с людьми без проблем, связанных с безопасностью человека». И поскольку материалы для изготовления мягких мышц дешевы и легко доступны, другие новые конструкции обязательно последуют.

Теперь команда работает над тем, чтобы сделать мышцу более стабильной, и очень скоро эта технология станет частью жизни человека.