Учёные создали мощные мышцы для роботов — человек с такими мог бы поднять слона

Учёные из Национального института науки и технологий в Ульсане (UNIST), Южная Корея, разработали перспективную искусственную мышцу для роботов. Она представляет собой полимер с вкраплениями магнитов с памятью формы и впервые сочетает гибкость и прочность — главные особенности мышц человека и животных. Будь у человека такие мышцы, он одной рукой смог бы удержать целого слона. Это ценнейшая разработка для гибкой робототехники.

Пять причин полюбить HONOR Pad V9

Почему ИИ никак не сесть на безматричную диету

Пять причин полюбить HONOR X8c

HUAWEI FreeArc: вероятно, самые удобные TWS-наушники

Фитнес-браслет HUAWEI Band 10: настоящий металл

Обзор умных часов HUAWEI WATCH 5: часы юбилейные

Hollow Knight: Silksong — песнь страданий и радостей. Рецензия

Пять причин полюбить HONOR Magic7 Pro

Созданный учёными материал способен переключаться между мягким и жёстким состояниями, что, например, позволит человекообразным роботам поднимать грузы, в 4000 раз превышающие их собственный вес.

Известная проблема традиционных искусственных мышц — компромисс между высокой растяжимостью, прочностью и способностью производить значительную мышечную работу: либо материал способен сильно деформироваться (растягиваться и сжиматься), но при этом развивает слабую силу, либо обеспечивает мощное усилие, но с минимальными сокращениями. Новый композит на основе стеарилметакрилата с добавлением микрочастиц неодим-железо-бора (NdFeB) преодолевает этот барьер, сочетая температурный и магнитный контроль для управления жёсткостью мышцы в реальном времени.

Предложенная учёными из Южной Кореи методика создания мышцы включает двойную сшивку полимера: химическую — на основе молекулярных связей, и физическую — за счёт эффекта кристаллизации. Под нагревом материал становится мягким. В таком состоянии в сильном магнитном поле мышце придают необходимую форму и дают остыть. Магниты NdFeB упорядочиваются в материале в его мягком состоянии и в дальнейшем могут возвращаться к заданной форме (мышечной памяти) при включении наведённого магнитного поля. Дополнительно нагрев позволяет материалу без повреждения сильно растягиваться или сжиматься, а после охлаждения он становится твёрдым «как сталь».

Эксперименты показали, что материал способен удлиняться до разрыва на 1274 % (более чем в 12 раз), сокращаться при сжатии на 86,4 % (вдвое превышает возможности человеческой мышцы), а совершаемая мышечная работа достигает 1150 кДж/м³ — в 30 раз выше, чем у биологической ткани. Жёсткость варьируется от 213 кПа (как у резины) до 292 МПа (как у твёрдого пластика), то есть в диапазоне, отличающемся в тысячу раз. В жёстком состоянии полоска искусственной мышцы массой 1,2 г выдерживает 5 кг, а в мягком — 1 кг при одновременном растяжении.

Новый материал далёк от коммерческого применения, но открывает большие перспективы для мягкой робототехники: роботы смогут сочетать мягкость для безопасного взаимодействия с людьми и жёсткость для тяжёлых работ — это идеально для домашних помощников, экзоскелетов и медицинских инструментов. Однако остаются нерешёнными проблемы, такие как медленная реакция на нагрев и охлаждение, непрактичные в реальной эксплуатации, а также вопрос о создании магнитного поля, достаточно сильного для активации мышечной памяти. Всё это требует дальнейших исследований.