У роботів з’являться нові можливості

Багато років вчені намагалися розробити такого робота, який поєднував би в собі, як люди, не тільки силу, але й чутливість. І, схоже, скоро ця проблема буде вирішена, і все завдяки м’якій робототехніці. Технологія м’якої робототехніки – єдине, що може забезпечити функціональність плавних рухів роботів. Роботи можуть працювати набагато більш ефективніше за людей.

І оснастивши їх новим класом електромеханічних м’язів, які, як і наші власні, припускають не тільки силу, але й чутливість, вчені зможуть вивести роботів на новий рівень. Завдяки таким м’язам, які не пригнічують і не руйнують об’єкти під час маніпуляцій, роботи зможуть одного чудового дня виконувати будь-які делікатні завдання: від збору фруктів до допомоги літнім людям.

Роботи, які використовуються у виробництві, підходять для повторюваних завдань, що вимагають великої потужності, таких як зварювальні і складальні роботи на конвеєрах заводів. Але їх рухи, як правило, не мають плавності і погано підходять для завдань, що вимагають застосування змінної кількості сили. Вони також потенційно небезпечні для усіх тих, хто знаходиться в безпосередній близькості. Дослідники робототехніки намагаються створити більш м’які версії, які можуть працювати разом із людьми – або навіть як частина їх, наприклад, протези кінцівок, або екзоскелети, які можуть допомогти паралізованим людям знову ходити.

На передній план вийшли дві технології “м’яких” м’язів. Перша – це пневматичні приводи, які перекачують газ або рідини в м’які мішечки для створення певних рухів. А друга – це пристрої, які називаються виконавчими механізмами діелектричного еластомеру, які прикладають електричне поле через ізоляційний гнучкий пластик, щоб змусити його деформуватися, і створити таким чином конкретний рух. Пневматичні приводи потужні й легкі у виготовленні, але їх насоси можуть бути громіздкими та гучними, а рухомий газ і рідини в них не можуть забезпечити достатню швидкість і точність. Приводи діелектричного еластомеру швидкі та енергоефективні. Але вони часто ламалися, коли через вплив електрики виходив з ладу шар пластику.

Тепер дослідники, очолювані Крістофом Кеплингер, фізиком з Університету Колорадо в Боулдері, знайшли оптимальне рішення. Вони об’єднали найкраще з обох технологій. Створили м’які м’язові приводи, які використовують електрику для управління рухом рідин усередині невеликих мішечків.

Дизайн простий. Приводи складаються з невеликих пластикових пакетів, які містять ізоляційну рідину, таку як масло каноли (CANada Oil-Low Acid – CANOLA канадське масло з низьким рівнем кислот (масло з генетично модифікованого ріпаку)). Дослідники подають електричну енергію між електродами, розташованими по обидва боки мішка, вони деформуються, стискаючи рідину і змушуючи її текти в сусідні області. У результаті виконавчий механізм змінює форму.

Згідно з дослідженням, нова роботизована рука може виконувати безліч тонких завдань, наприклад, захоплювати ніжні предмети, такі як ягоди малини або сирі яйця. З іншого боку, вона також може піднімати і важкі предмети. Дані технології є прекрасним прикладом роботів із біологічним м’язом, які надають йому силу, швидкість і ефективність скелетних м’язів ссавців. Кеплингер заявив, що цей тип біологічних м’язів допоможе розвитку людиноподібних роботів.

Вони також показали, що в разі, якщо електричний струм пробивався крізь ізолюючу рідину між електродами, то будь-який «збиток» миттєво відновлювався, коли подача струму припинялася. Також команда Кеплингер повідомляє про створення двох інших конструкцій м’язів, які стискаються лінійно, подібно до людського біцепсу, що дозволяє їм піднімати набагато більше, ніж їх власна вага зі швидкою частотою повторень.

«Це дуже великий крок, – каже Роберт Шеферд, експерт з “м’якої” робототехніки в Корнельському університеті, – те, що у них є – це перевага рідинної системи з прямим електричним контролем. Ця комбінація може стимулювати багатогранні застосування, у тому числі й більш реалістичні протезні пристрої, і “м’які” роботи, які зможуть працювати разом із людьми без проблем, пов’язаних із безпекою людини”. І оскільки матеріали для виготовлення м’яких м’язів дешеві й легко доступні, інші нові конструкції обов’язково підуть.

Тепер команда працює над тим, щоб зробити м’яз більш стабільним, і дуже скоро ця технологія стане частиною життя людини.