Vedci vytvorili umelé svaly, ktoré poháňajú robotickú nohu
Výskumníci vyvinuli prvú robotickú nohu svojho druhu, ktorá funguje na systéme umelo vytvorených svalov.
Výskumníci z technologického inštitútu ETH Zurich v spolupráci s Inštitútom Maxa Plancka vytvorili prvé robotické nohy svojho druhu. Dizajn inšpirovaný živými tvormi dovoľuje robotickým nohám s umelými svalmi nielen kráčať, ale aj skákať naprieč odlišnými typmi terénu.
“Vynálezcovia a výskumníci vytvárajú robotov už takmer 70 rokov. Tieto zariadenia mali až do dnešného dňa jednu vec spoločnú, poháňali ich motory, technológia, ktorá je stará už dve storočia. Dokonca aj roboty, ktoré majú ruky a nohy, sú ovládané motormi, nie svalmi, ako to je u živých tvorov,” vysvetľujú výskumníci.
Práve motory sú vysvetlením toho, prečo sa aj moderné stroje nedokážu pohybovať ako my a nedokážu sa prispôsobiť rozličným typom terénu. Nový výskum nám ukazuje, že robotická noha poháňaná svalstvom je oveľa energeticky efektívnejšia ako tradičná robotická noha poháňaná motormi. Jej ďalšou veľkou výhodou je fakt, že dokáže skákať naozaj vysoko a pohybovať sa rýchlo.
Autori nového výskumu, ktorý bližšie špecifikuje novú robotickú nohu s umelým svalstvom, vysvetľujú, že svaly umožňujú robotickej nohe prispôsobiť sa komplikovanému terénu a rôznym prekážkam aj bez toho, aby sme potrebovali komplexné senzory.
Robot leg powered by artificial muscles outperforms conventional designs | Tech Xplore
Inventors and researchers have been developing robots for almost 70 years. To date, all the machines they have built—whether for factories or elsewhere—have had one thing in common: They are… pic.twitter.com/EQmsjSLxuX
— Owen Gregorian (@OwenGregorian) September 9, 2024
Nová robotická noha funguje ako tá naša
Rovnako ako v prípade nohy človeka alebo aj ostatných zvierat, robotická noha pracuje na systéme svalov, ktoré expandujú alebo sa sťahujú. Tieto svaly zaručujú, že sa noha dokáže pohybovať oboma smermi. Umelé svaly sú v skutočnosti elekro-hydraulické aktuátory, ktoré sú pripevnené k nohe šľachami.
Neprehliadnite
“Tieto aktuátory sú vyplnené olejom a ide o plastové vrecúška, ktoré sú podobné tým, ktoré využívame na výrobu ľadu. Približne polovica každého vrecúška je potretá čiernou elektródou, vyrobenou z vodivého materiálu. Hneď ako aplikujeme na elektródy napätie sa začnú k sebe priťahovať vplyvom statickej elektriny. Ide o rovnakú silu, ktorá vám priťahuje vlasy k balónu potom, ako si ho pošúchate o hlavu,” vysvetľuje Thomas Buchner, jeden z autorov štúdie.
S väčším napätím sa elektródy viac spoja, čím tlačia olej v plastovom vreci na jednu stranu a tým vrece sťahujú. Páry týchto vriec vedcom dovoľujú vytvoriť pohyb podobný živým tvorom. Keď sa jeden sval stiahne, jeho protipól sa rozťahuje. Výskumníci využili počítačový kód na to, aby riadili zosilňovače napätia na to, aby riadili, ktoré umelé svaly sa stiahnu a ktoré roztiahnu.
Keď vedci vytvorili robotickú nohu s umelým svalstvom, následne porovnávali jej energetickú efektivitu v porovnaní s nohou s tradičným elektrickým motorom. Okrem iného skúmali napríklad to, koľko energie sa zbytočne pretvára na teplo.
“Na infračervených záberoch môžeme jasne vidieť, že motorizovaná noha spotrebuje viac energie, ak musí udržiavať napríklad ohnutú polohu,” demonštruje Buchner.
Teplota v elektro-hydraulickej nohe ostáva rovnaká. To sa deje preto, lebo umelý sval je elektrostatický.
Robotická noha, ktorá vie skákať
Ako sme už spomenuli v úvode, jednou z najfascinujúcejších vlastností novej robotickej nohy je jej schopnosť vysoko skákať. Výskumníci vysvetľujú, že jej schopnosť skákať sa zakladá na jej schopnosti explozívne zdvihnúť svoju vlastnú váhu. Okrem toho výskumníci ukázali, že robotická noha má veľkú mieru prispôsobiteľnosti. To patrí k jedným z najdôležitejších faktorov v oblasti jemnej robotiky.
Rovnako je to aj s nami. Ak nedokážeme ohnúť kolená, potom sa stáva chôdza po nerovnom teréne oveľa zložitejšia. Napríklad si predstav, ako by si schádzal zo schodov alebo z chodníka.
Autori štúdie poznamenávajú, že odbor elektrohydraulických aktuátorov je stále relatívne mladý, po prvýkrát sa objavil pred šiestimi rokmi. Robotická noha, poháňaná umelým svalstvom, je v tomto smere významným pokrokom vpred. Autori štúdie veria, že ich robotická noha podporí ďalšie výskumy, ktoré prinesú ešte pokročilejšie zariadenia.
Komentáre