Ученые придумали искусственную мышцу для роботов и людей

Ни шестеренок, ни пневматических приводов, ни твердых деталей — искусственная мышца мягкая, эластичная и выдерживает растяжение почти втрое. А еще умеет чувствовать степень собственного сжатия. В общем — почти как живая. Потенциальных применений у изобретения множество: от роботов до медицинских изделий.

Исследователи из Школы инженерии и материаловедения Лондонского университета королевы Марии черпали вдохновение в природе. И смогли добиться очень плавного перехода устройства из мягкого состояния в твердое и обратно —  промежуточных положений между полностью напряженной и полностью расслабленной мышцей более тридцати.

Раньше было два основных подхода к мускулам для роботов. Либо довольно громоздкое пневматическое устройство, требующее к тому же источник сжатого воздуха. Либо конструкция из особых сплавов с памятью формы, меняющаяся под воздействием тепла и поэтому работающая сравнительно медленно. Самый новый подход, и разработанная в Британии мышца для роботов соответствует именно ему, предполагает, что степень сжатия устройства регулируется электричеством — опять же, как у живых существ.

Удивительно, но процесс изготовления мышцы довольно прост. Используются гель из поливинилхлорида и углеродные нанотрубки. Их равномерно смешивают с помощью специального ультразвукового прибора и наносят на металлическую сетку, которая одновременно делает конструкцию более прочной на растяжения, и выполняет функцию катода.

Собственно, за сжатие отвечает гель — он меняет свою форму за счет электрического тока, идущего от катода внутри к аноду снаружи искусственной мышцы. А углеродные нанотрубки выполняют совсем уж фантастическую функцию. Это удивительные структуры из атомов углерода в виде длинных трубочек с толщиной стенки в один атом. Они прочные, гибкие и обладают термической и электрической проводимостью. Одно из свойств нанотрубок — при растяжении растет их электрическое сопротивление.

• Читайте также:
• Кожа для протезов, которая чувствует
• Украинский стартап представил бионический протез руки с интуитивным контролем
• К мозгу обезьяны подключили роборуку

И это позволяет искусственной мышце чувствовать силу собственного сжатия и  в режиме реального времени корректировать, например, силу захвата предмета. Но изобретатели идут в своих мыслях гораздо дальше.

«Наделение роботов, особенно изготовленных из гибких материалов, способностями к самоощущению — это ключевой шаг к истинному бионическому интеллекту», — говорит ведущий исследователь доктор Кетао Чжан.

Он имеет в виду концепцию развития искусственного интеллекта, предполагающую создание умных машин, которые будут функционировать подобно живым существам. С такими гибкими и подвижными мышцами они могут быть очень похожи на создания природы.

Но изобретение предназначено не только для роботов, до и для носимых медицинских устройств. Такая мышца, по замыслу ученых, может быть полностью интегрирована с человеческим телом. Это открывает возможности помочь людям с инвалидностью или больным в выполнении их бытовых повседневных задач.

А еще — в реабилитации. Роботизированное устройство может отслеживать действия пациента и оказывать сопротивление за счет разного уровня жесткости в нужные моменты, например, во время упражнений по восстановлению функций его собственных мышц.

«Хотя еще предстоит решить много проблем, прежде чем эти медицинские роботы будут развернуты в клинических условиях, наше исследование представляет собой важный шаг на пути к интеграции человека и машины», — уверен доктор Чжан.

Анастасия Адаховская, «Детали». Фото: Depositphotos.com