Останні 70 років вчені розробляють роботів, які працюють за допомогою двигунів — технології, якій вже близько 200 років. Попри те, що ці машини можуть ходити, у них є руки та ноги, їм часто не вистачає рухливості та плавності людських рухів. Чому? Тому що вони не мають м’язів. Остання розробка вчених може відкрити нову епоху у робототехніці.
Вчені зі Швейцарської вищої технічної школи Цюриха та Інституту інтелектуальних систем Макса Планка стверджують, що здійснили прорив та створили роботизовану ногу, яка рухається за допомогою штучних м’язів.
Роботична кінцівка, натхненна спостереженнями за людиною та тваринами, може ухилятися від перешкод та стрибати по гальці та піску. Крім того, розробка здатна здійснювати високі стрибки та швидкі рухи, не вдаючись до допомоги складних датчиків.
Нога також споживає набагато менше енергії, ніж роботи на двигунах, повідомляють вчені. Вони додають, що, попри те, що технологія тільки з’явилася, вона може відкрити нові можливості для майбутніх гуманоїдних роботів зі штучними м’язами.
Дослідження під авторством докторантів Томаса Бюхнера та Тошихіко Фукусіми буде опубліковано у науковому журналі Nature Communications.
Що таке штучні м’язи?
Робототехнічний сектор привернув велику увагу інвесторів цього року. Банк Goldman Sachs прогнозує, що ринок гуманоїдних роботів досягне $38 млрд до 2035 року.
До європейських стартапів, що займаються гуманоїдними роботами, входять норвезький стартап 1X і швейцарські стартапи (філії Швейцарської вищої технічної школи Цюріха) ANYbotics, що створює чотириногого робота для використання в промислових цілях, і Mimic, що розробляє роботичні руки зі штучним інтелектом.
Проте вчені зі Швейцарської вищої технічної школи Цюриха та Інституту інтелектуальних систем Макса Планка вважають, що, на відміну від звичайних роботичних кінцівок, нога рухається аналогічно до того, як це роблять у реальному житті люди та тварини. У неї є м’язи, що згинають і розгинають, завдяки чому вона може рухатися в обох напрямках.
Ці штучні м’язи називаються електрогідравлічними приводами (вчені використовують термін HASELS), які прикріплені до скелета сухожилля. Звичайні роботичні ноги управляються за допомогою електромагнітних роторних двигунів.
По суті штучні м’язи є пластиковими пакетами, наповненими олією, — зовсім як ті, в яких заморожують лід. Приблизно половина кожного пакета покрита чорним електродом із провідного матеріалу.
«Щойно ми подаємо напругу на електроди, вони притягуються один до одного шляхом статичної електрики. Приблизно як волосся прилипає до повітряної кульки, яка потерта об голову — це теж діє статична електрика», — пояснює Бюхнер. Якщо збільшити напругу, електроди притягнуться ближче і виштовхнуть масло з одного боку пакета, що зробить пакет коротшим.
Ці приводи працюють за таким же принципом, як і людські м’язи: поки один м’яз скорочується, інший розтягується.
Нові можливості
Індустрія штучних м’язів (електрогідравлічних приводів) з’явилася лише 6 років тому, і дослідники визнають, що необхідно пройти ще великий шлях, щоб технологія перевершила найпросунутіших гуманоїдних роботів на ринку.
«Порівняно з роботами, що ходять на електричних двигунах, наша система все ще обмежена. Нині нога прикріплена до стрижня, вона стрибає по колу і поки що не може вільно пересуватися», — каже Роберт Кацшман, професор лабораторії м’якої робототехніки у Швейцарській вищій технічній школі Цюриха. Він також повідомляє, що кінцівка поки що не може живитися від мобільних акумуляторів.
Однак якщо попрацювати над цими обмеженнями, штучні м’язи можуть дозволити справжнім роботам ходити більш нерівною поверхнею, завдяки здатності адаптуватися і вносити дрібні коригування в рухи.
Вчені затверджують. що електричним двигунам необхідні датчики, щоб постійно отримувати інформацію про те, під яким кутом знаходиться роботична нога. Тим часом штучний м’яз сам знаходить правильне положення, взаємодіючи із зовнішнім середовищем.
«Якщо об’єднаємо роботичну ногу з чотириногим або двоногим роботом, коли-небудь ми зможемо використовувати машину, що вийшла, як робота-рятувальника», — розповідає Кацшман.
Більше цікавого:
- Як робот зібрав кубик Рубіка за рекордні 0,38 секунди
- Робот, який може навести порядок у кімнаті без сторонньої допомоги
- Як робот-хірург Yomi допомагає встановлювати зубні імпланти
Джерело: Sifted