Ett team av forskare från Columbia University's School of Engineering and Applied Sciences har utvecklat en ny typ av syntetisk mjukmuskel som kan produceras med 3D-utskriftsteknik. Materialet visade sig vara mycket starkt och tål en vikt som är 1000 gånger större än sin egen, och gränsen för dess elastiska deformationsenergi (stretching) är 15 gånger högre jämfört med vävnaderna i riktiga muskler.
Materialet kräver ingen extern källa för att reglera trycket, vilket ofta finns i andra befintliga lösningar som är beroende av pneumatisk eller hydraulisk uppblåsningsenergi. Dessa komponenter tenderar att ta mycket utrymme, vilket gör dem besvärliga att använda när man bygger maskiner där kompakthet och oberoende är viktigt.
Basen för syntetiska muskler är silikongummi, som har en porös struktur fylld med etanol. Materialet drivs av en elektrisk ström med låg effekt som överförs genom mycket tunna trådar med hög motståndskraft.
Syntetisk muskel före och efter aktivering
"Vi har gjort några framsteg när det gäller att skapa en digital hjärna för robotar, men deras kroppar är fortfarande på en primitiv nivå", kommenterade Hod Lipson, professor i maskinteknik, som ledde projektet.
”Detta är en stor bit av pusslet, och precis som biologin kan designade syntetiska muskler ta och forma på tusen olika sätt. Vi börjar övervinna ett av de sista hindren som förhindrade skapandet av realistiska robotar."
Nya syntetiska muskler kan vara till stor nytta vid design och tillverkning av så kallade "mjuka" robotar. Under de senaste åren har det gjorts enorma framsteg när det gäller att skapa maskiner utrustade med förmågan att utföra många känsliga uppgifter. Det finns dock fortfarande många åtgärder som solida robotar inte kan utföra.
Att fånga och manipulera objekt kräver en skicklighet och flexibilitet som den nuvarande tekniken inte kan ge. Nytt material, som det som diskuteras i den här artikeln, gör det möjligt att skapa robotar som kan manipulera mjuka och små föremål utan att skada dem.
Kampanjvideo:
Maskiner som använder sådan teknik kommer att kunna ge tillförlitlig hjälp till en person i arbetet i situationer där känsliga åtgärder krävs, till exempel inom medicin. Det är mycket möjligt att sådana material kommer att börja användas redan i den nya generationen proteser, som kommer att kunna ge en kontrollnivå mycket högre än de nuvarande proteserna ger.
Nu planerar forskare från Columbia University att förbättra syntetiska muskler och ersätta de använda ledningarna med hög motståndskraft med mycket ledande material för att öka muskelresponsens hastighet och effektivitet.
Nikolay Khizhnyak
