В MIT создали искусственные мышечные волокна с электрогидродинамическим управлением
Исследователи из MIT Media Lab и Политехнического университета Бари (Politecnico di Bari, Италия) разработали искусственные мышечные волокна, которые приближаются по характеристикам к биологическим мышцам. Эти волокна могут быть использованы в робототехнике и протезировании, обеспечивая сочетание силы, быстроты реакции, масштабируемости и контроля.
Новые электрофлюидные мышечные волокна представляют собой электрически управляемые актуаторы в формате волокон. Они объединяют две технологии: тонкие актуаторы МакКиббена (мягкие приводы, состоящие из эластичной трубки в плетёной оболочке, которые сокращаются при подаче воздуха в классическом исполнении, имитируя работу биологических мышц), приводимые в действие жидкостью, и миниатюрные твердотельные насосы на основе электрогидродинамики (EHD). Эти насосы создают давление в замкнутой системе без движущихся частей и внешнего источника жидкости.
Пара электрожидкостных волоконных мышц. Эти устройства миллиметрового масштаба приводятся в действие электрическим током, работают бесшумно и не требуют подключения к сети, обеспечивая работу, подобную работе мышц, без громоздкого внешнего оборудования, необходимого для традиционных жидкостных актуаторов. Фото: Ozgun Kilic AfsarРанее использование жидкостных актуаторов ограничивалось громоздкими и шумными гидравлическими системами. Интеграция EHD-насосов позволила создать компактные и лёгкие системы. Насосы, весом всего несколько граммов, могут быть изготовлены в больших количествах и легко масштабируются. Волокна объединены в замкнутую жидкостную цепь, где один насос управляет двумя актуаторами МакКиббена, создавая антагонистическую конфигурацию, аналогичную биологическим мышцам.
Для предотвращения кавитации (образования пузырьков пара) в насосах система была предварительно прессуризирована (под давлением выше атмосферного). Это позволило достичь оптимального диапазона давления для максимального сокращения мышц или более быстрого отклика.
Волоконные насосы можно наматывать на пучок актуаторов Маккиббена для создания компактных, энергоёмких искусственных мышц. Фото: Gabriele Pupillo, Ozgun Kilic AfsarЭти волокна могут быть особенно полезны в носимых устройствах, таких как экзоскелеты или устройства для восстановления подвижности. Принципы разработки также применимы к другим жидкостным роботизированным системам, где требуется замена внешних насосов на внутренние.
Работа была поддержана Европейским исследовательским советом и консорциумом MIT Media Lab.
© iXBT
