Naučnici napravili proboj u robotici: Zahvaljujući ovom izumu mašine će imati "nadljudsku snagu"

Naučnici iz Južne Koreje konstruisali su veštački mišić koji može da podigne oko 4.000 puta više od svoje težine i veruju da će imati primenu u razvoju humanoidnih robota budućnosti.

Ključno dostignuće u dizajnu ovog mišića jeste njegova sposobnost da bude fleksibilan ili zategnut po potrebi, što je prvo takvo rešenje u ovoj oblasti istraživanja. Naučnici su svoje rezultate objavili u časopisu Advanced Functional Materials, prenosi RTS.

"Ovim istraživanjem prevazilazimo osnovno ograničenje tradicionalnih veštačkih mišića, koji su ili veoma rastegljivi ali slabi, ili jaki ali ukočeni", rekao je vodeći autor studije Hun Ui Džong, profesor mašinstva na Nacionalnom institutu za nauku i tehnologiju u Ulsanu.

"Naš kompozitni materijal može da postigne oboje, otvarajući put ka svestranijim mekim robotima, nosivim uređajima i intuitivnijim interfejsima čovek-mašina", dodao je Hun.

Veštački mišići obično imaju ograničenu sposobnost da budu istovremeno rastegljivi i čvrsti, moraju da se šire, a da pri tome zadrže dovoljno energetskog učinka, inače im je radna gustina ograničena. Ipak, smatra se da će meki veštački mišići biti revolucionarni jer su lagani, mehanički prilagodljivi i mogu da se pokreću u više pravaca.

Kada istraživači govore o "radnoj gustini" (work density), misle na količinu energije koju mišić može da proizvede po jedinici zapremine. Glavni izazov kod veštačkih mišića jeste postizanje visoke radne gustine uz veliku rastegljivost.

Dižeš li ti išta, robote?

Naučnici su svoj veštački mišić opisali kao "visokoperformansni magnetni kompozitni aktuator", što znači da je napravljen od složene hemijske kombinacije polimera koji se povezuju kako bi oponašali stezanje i opuštanje pravih mišića.

Jedan od tih polimera može da menja svoj stepen krutosti, dok je smešten u matricu sa magnetnim mikročesticama na površini koje se takođe mogu kontrolisati. To omogućava da se mišić "pokrene" i upravlja njime putem podesive krutosti, čime se ostvaruje kretanje.

Novi dizajn integriše dva različita mehanizma umrežavanja, prvi je hemijski kovalentno vezan (dva ili više atoma dele elektrone radi stabilnije strukture), a drugi reverzibilan, fizički interaktivan sistem. Ta kombinacija omogućava dugotrajnu izdržljivost mišića, navodi se u studiji.

Kompromis između krutosti i rastegljivosti rešen je pomoću dvostruke arhitekture umrežavanja, a fizička mreža dodatno je ojačana mikročesticama NdFeB, kojima se može dodeliti funkcija uz pomoć bezbojne tečnosti oktadeciltrihlorosilan. Čestice su ravnomerno raspoređene kroz polimernu matricu.

Kompozitni mišić postaje krut kada podiže teške terete, a omekšava kada treba da se kontraktuje. U svom ukočenom stanju, ovaj veštački mišić koji teži svega 1,13 grama može da podnese teret do pet kilograma, otprilike 4.400 puta više od sopstvene težine.

Ljudski mišić se kontrahuje za oko 40 odsto svoje dužine, dok sintetički mišić postiže 86,4 odsto istezanja, više nego duplo u odnosu na ljudski, navodi se u studiji. To omogućava radnu gustinu od 1.150 kilodžula po kubnom metru, što je 30 puta više od kapaciteta ljudskog tkiva.

Istraživači su čvrstoću svog veštačkog mišića testirali pomoću jednoosnog zateznog testa, mehaničkog ispitivanja u kojem se materijal isteže do pucanja, pri čemu se meri odnos između sile zatezanja i izduženja, kako bi se utvrdila njegova krajnja zatezna čvrstoća.

(Ubrzanje.rs/RTS)