Инженеры-механики разрабатывают новую высокоэффективную технологию искусственных мышц. Последние достижения в этой области опубликованы в статье для Science Robotics. В области робототехники исследователи постоянно ищут самые быстрые, мощные, эффективные и недорогие способы дать роботам возможность двигаться. Поиск новых и более совершенных технологий (особенно в «мягкой» робототехнике) часто основан на принципах биомиметики.

Инженеры стремятся не только имитировать движение человеческих мышц, но и превзойти их. Доцент Майкл Шафер и профессор Хайди Фейгенбаум с факультета машиностроения Университета Северной Аризоны вместе с аспирантом-исследователем Диего Хигуэрас-Руисом провели совместную работу. Они создали новую высокоэффективную технологию искусственной мускулатуры. Она дает роботам более человеческие движения благодаря своей гибкости и адаптируемости, но превосходит человеческие скелетные мышцы по нескольким параметрам.

Инженеры назвали новые линейные приводы «искусственными мышцами cavatappi» из-за их внешнего сходства с итальянской пастой.

Паста Cavatappi (A) и приводы, разработанные (CH) из простых вытянутых полимерных трубок (B). Предоставлено: Университет Северной Аризоны.

Благодаря спиральной конструкции приводы могут генерировать больше энергии. Это делает их идеальной технологией для применения в биоинженерии и робототехнике. Удельные показатели работы и мощности искусственных мышц «каватаппи» оказались в десять и пять раз выше соответственно, чем у человеческих скелетных мышц. По мере развития технологии ученые ожидают и более высоких уровней производительности.

Искусственные мышцы cavatappi основаны на скрученных полимерных приводах. Они были довольно революционными, когда появились впервые из-за их мощности, легкости и дешевизны. Но они были очень неэффективными и медленными в работе, потому что их нужно было нагревать и охлаждать. Кроме того, их эффективность составляет всего около 2%. В случае с cavatappi ученые обошли это, используя жидкость под давлением для приведения конструкций в действие.