Vedci z MIT navrhli flexibilné „kostry“ pre mäkké roboty poháňané svalmi
Vedci z MIT predstavili univerzálnu kostrovú štruktúru, ktorá z vyrobených svalov dostane maximum.
Svaly ľudského tela sú ideálnymi zariadeniami premieňajúcimi energiu v pohyb. Vzhľadom na ich veľkosť sú svalové vlákna oveľa silnejšie a presnejšie ako väčšina syntetických aktuátorov. Ešte lepšou vlastnosťou je ich schopnosť opraviť sa a zosilnieť s cvičením.
Výskumníci venujúci sa robotike hľadajú spôsob, ako poháňať robotov pomocou biologických svalov, vzhľadom na ich výnimočné vlastnosti. Vedcom z MIT sa v tomto smere podarilo vytvoriť niekoľko prelomových “biohybridných” zariadení, ktoré používajú svaly na to, aby mohli chodiť, plávať, uchopiť rôzne veci a fungovať ako pumpa.
Problém je, že každý robot funguje diametrálne odlišne a neexistuje žiadny univerzálny nákres, ktorý by dovolil vyťažiť zo svalov maximum pre špecifický typ robota. V tomto smere výskumníci vytvorili zariadenie, ktoré sa podobá na strunu. Ide o základný kostrový modul, ktorý by mohli použiť v prípade každého robota, ktorý funguje na základe svalov.
MIT engineers design flexible “skeletons” for soft, muscle-powered robots#science #news #sciencenewshttps://t.co/5ynzf3rXyo
— Scientific Today (@scitoday_news) April 9, 2024
Táto štruktúra dokáže využiť maximum z akéhokoľvek svalu, ktorý je ku nej pripojený. Počas experimentov si všimli, že keď pripevnili svalové tkanivo na štruktúru, sval natiahnutý na štruktúre sa dokázal spoľahlivo a opakovane natiahnuť o päťnásobok viac, než v prípade predchádzajúcich kostrových štruktúr.
Neprehliadni
Vedci z MIT momentálne používajú túto kostrovú štruktúru ako základný stavebný blok, ktorý v prípade potreby môžu spojiť s inými kostrovými blokmi. Tým dokážu vytvoriť akúkoľvek umelú kostru. Následne na túto kostru upevnia svaly, ktoré hýbu s robotom.
“Odboru robotiky dávame novú sadu pravidiel, ktoré pomôžu k vytvoreniu silných a presných svalovo poháňaných robotov, ktoré dokážu robiť zaujímavé veci,” tvrdí Ritu Raman, jedna z autorov štúdie.
Robot poháňaný svalmi
Vedci dokážu vytvoriť svalové tkanivo v petriho miske. V nej sa svaly prirodzene sťahujú, no smerom, ktorý nemožno predvídať a nemá praktické využitie. Vedci vysvetľujú, že kým nie je sval k niečomu prichytený, síce sa pohybuje veľa, no ide o neužitočný pohyb v tekutine. Ak má sval pracovať ako aktuátor, vedci typicky pripájajú sval medzi dva flexibilné úchyty a naraz ich ťahajú. To vytvára pohyb, ktorý v ideálnych prípadoch poháňa časť robota.
Ide o dizajn, ktorý má svoje muchy. Jednou je, že svaly produkovali len limitovaný pohyb. To vzniká preto, lebo svalové tkanivá vykazujú vysokú premenlivosť v tom, ako sa sťahujú. Autori štúdie však našli spoľahlivý spôsob, ako maximalizovať sťahovanie svalov bez ohľadu na to, kde a ako sú pripojené ku kostre.
Autori výskumu si všimli, že počas experimentu sa svaly unavili pri vyšších frekvenciách práce a negenerovali až toľko sily. V tomto aspekte sa chcú pozrieť na naše biologické svaly, ako sa unavujú a ako námahou rastú a stávajú sa odolnejšie. Následne chcú vytvoriť svalmi poháňaného robota, presnejšie malé chirurgické zariadenie. To by mohlo vykonávať vo vnútri ľudského tela minimálne invazívne zákroky.
