SA: Искусственные мышцы нового поколения могут самовосстанавливаться

Ученые разработали новый тип искусственных мышц, которые могут менять форму, восстанавливаться после повреждений и повторно использоваться в других устройствах. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

Большинство современных роботов создают под конкретную задачу. После изготовления их функции обычно почти не меняются. Например, роботизированная рука может захватывать, поднимать или сортировать предметы, но ее движения заранее заданы конструкцией. Если задача становится другой, инженерам часто приходится заново менять устройство, что требует времени и дополнительных затрат.

Новая разработка предлагает иной подход. Искусственные мышцы не ограничены одной функцией: они способны перестраиваться под разные условия, сохранять работоспособность после повреждений и использоваться повторно.

В основе системы находится диэлектрический эластомерный исполнительный механизм. Это мягкий материал, который начинает двигаться под действием электрического тока. Подобные решения уже применяются в вибрационных элементах носимых устройств и мягких роботизированных захватах для хрупких предметов.

Главным изменением стало добавление особого материала. При комнатной температуре он ведет себя как твердое тело, но под воздействием тепла или магнитного поля становится похожим на жидкость. Благодаря этому электрод внутри системы может менять положение и форму даже во время работы устройства.

В традиционных искусственных мышцах расположение электродов фиксируется заранее. После нанесения такой схемы изменить ее уже нельзя. Это ограничивает возможности робота: для новых движений или работы с другими объектами систему приходится переделывать.

Новый привод устраняет это ограничение. Его электрод способен разделяться, соединяться и перемещаться в трехмерном пространстве. За счет этого один и тот же робот может выполнять разные задачи без полной перестройки конструкции.

Такая гибкость особенно важна в реальных условиях. Роботу на производстве может понадобиться поочередно захватывать, сгибать или расширять элементы. В этом случае система сможет адаптироваться без замены деталей и механизмов.

Разработка также решает проблему повреждений. Если часть электрода выходит из строя, материал рядом с поврежденным участком может перейти в жидкое состояние, восстановить соединение или направить электрический поток в обход. В результате робот продолжает работать, а не отключается полностью.

Еще одно преимущество технологии связано с повторным использованием. После окончания срока службы устройства электродный материал можно извлечь в жидком виде и применить в новой системе. Испытания показали, что даже после нескольких циклов повторного использования система сохраняла около 91 процента способности к восстановлению и продолжала стабильно работать.

Авторы работы объединили материаловедение и машиностроение. Им нужно было создать материал, который остается стабильным, но при этом может менять форму, двигаться и восстанавливаться в рабочих условиях.

По словам соавтора исследования, профессора Сеульского национального университета Чон Юн Суна, работа показывает переход от статичных и пассивных электродов к «живым, программируемым элементам». Он считает, что такая технология может стать основой для устойчивой мягкой робототехники нового поколения.

Разработка может применяться в мягких роботах, устройствах для работы в сложных условиях, дисплеях с изменяемой формой и более реалистичных искусственных мышцах. В перспективе машины смогут не только выполнять заранее заданные задачи, но и адаптироваться, восстанавливаться и дольше сохранять работоспособность.

Рекомендуем также:

1. Когда нет времени на долгий завтрак, выручает простой рецепт: лепешки с сыром получаются сытными и невероятно вкусными
2. Этот многолетник превращает участок в цветущий оазис: с июня и до заморозков он благоухает и растет даже в тени
3. Кондиционеры уходят в прошлое прямо сейчас: современные решения для дома становятся стильнее и удобнее
4. Финансовая поддержка расширяется для части пожилых: пенсионеры 1953–1967 года рождения получат новую выплату
5. С мая привычные платежки перестанут приходить: что изменится в оплате коммуналки и к чему готовиться