Umetne mišice, ki posnemajo človeško gibanje

V svetu robotike znanstveniki že dolgo iščejo načine, kako strojem omogočiti gibčnost in moč, da bi se lahko kosali z biološkimi sistemi. Inženirji z Univerze Severna Arizona (NAU) so pod vodstvom izrednega profesorja Michaela Shaferja in profesorice Heidi Feigenbaum naredili korak naprej k temu cilju, in sicer z razvojem umetnih mišic visoke zmogljivosti. Tehnologija, ki so jo poimenovali “svedrčki” zaradi podobnosti z zavito obliko testenin, temelji na zvitih in navitih polimernih ceveh.

Za razliko od tradicionalnih električnih motorjev ali hidravličnih batov, ki so togi in omejujejo obliko robota, so novi aktuatorji mehki, lahki in izjemno prožni. Njihova ključna prednost je vijačna geometrija, ki omogoča generiranje znatne moči pri linearnem krčenju. Začetni testi so pokazali fascinantne rezultate. Ti novi sistemi namreč dosegajo desetkrat večjo specifično delo in petkrat večjo moč kot človeške skeletne mišice.

Inovacija nadgrajuje prejšnje koncepte zvitih polimernih aktuatorjev (TPA), ki so bili sicer poceni in močni, a izjemno neučinkoviti. Starejši modeli so za delovanje potrebovali segrevanje in hlajenje, kar je pomenilo le 2-odstotni izkoristek in počasno odzivnost. Ekipa z NAU je to težavo odpravila z uporabo stisnjene tekočine za aktivacijo. To omogoča odzivnost, ki je omejena le s hitrostjo črpanja tekočine, hkrati pa drastično poveča energetsko učinkovitost in omogoča regeneracijo energije deformacije.

Uporabnost te tehnologije je široka. Inženirji predvidevajo implementacijo v mehki robotiki, kjer so potrebni naravni gibi, pri razvoju naprednih protez, ki bi uporabnikom vrnile naravno motoriko, ter v asistenčnih tehnologijah, kot so eksoskeleti. Zaradi nizkih stroškov izdelave in majhne teže bi lahko nove umetne mišice kmalu postale standardni gradnik prihodnjih generacij bioničnih naprav, ki bodo delovale hitreje in močneje od svojih bioloških vzornikov.