Revolucionarni samoosjetljivi električni umjetni mišići

U studiji objavljenoj u časopisu Advanced Intelligent Systems, istraživači sa Sveučilišta Queen Mary u Londonu, navode kako su postigli značajan napredak na polju bionike razvojem nove vrste električnog umjetnog mišića promjenjive krutosti koji posjeduje sposobnost samoosjećanja. Ova inovativna tehnologija ima potencijal napraviti revoluciju u mekoj robotici i medicinskim primjenama. 

Ojačavanje mišićne kontrakcije nije bitno samo za povećanje snage, već također omogućuje brze reakcije u živim organizmima. Uzimajući inspiraciju iz prirode, tim istraživača na Queen Mary's School of Engineering and Materials Science uspješno je stvorio umjetni mišić koji neprimjetno prelazi između mekog i tvrdog stanja, a istovremeno posjeduje izvanrednu sposobnost da osjeti sile i deformacije.

Dr. Ketao Zhang, predavač na Queen Mary i glavni istraživač, objašnjava važnost tehnologije promjenjive krutosti u aktuatorima nalik umjetnim mišićima. "Osnaživanje robota, posebno onih izrađenih od fleksibilnih materijala, sa sposobnostima samoosjećanja ključni je korak prema istinskoj bioničkoj inteligenciji", kaže dr. Zhang.

Vrhunski umjetni mišić koji su razvili istraživači pokazuje fleksibilnost i rastezljivost sličnu prirodnom mišiću, što ga čini idealnim za integraciju u zamršene meke robotske sustave i prilagođavanje različitim geometrijskim oblicima. Sa sposobnošću da izdrži više od 200% istezanja po duljini, ovaj fleksibilni pokretač s prugastom strukturom pokazuje iznimnu izdržljivost.

Primjenom različitih napona, umjetni mišić može brzo prilagoditi svoju krutost, postižući kontinuiranu modulaciju s promjenom krutosti većom od 30 puta. Njegova priroda pokretana naponom daje značajnu prednost u smislu brzine odgovora u odnosu na druge vrste umjetnih mišića. Dodatno, ova nova tehnologija može pratiti njegovu deformaciju kroz promjene otpora, eliminirajući potrebu za dodatnim rasporedom senzora i pojednostavljujući kontrolne mehanizme uz smanjenje troškova.

Proces izrade ovog samoosjetljivog umjetnog mišića jednostavan je i pouzdan. Ugljikove nanocijevi se miješaju s tekućim silikonom pomoću tehnologije ultrazvučne disperzije i ravnomjerno oblažu pomoću aplikatora za film kako bi se stvorila tanka slojevita katoda, koja također služi kao osjetilni dio umjetnog mišića. Anoda je izrađena izravno pomoću izrezane meke metalne mreže, a sloj za aktiviranje je u sendviču između katode i anode. Nakon stvrdnjavanja tekućih materijala, formira se potpuni samoosjetljivi umjetni mišić promjenjive krutosti.

Potencijalne primjene ove fleksibilne tehnologije promjenjive krutosti su ogromne, u rasponu od meke robotike do medicinskih primjena. Integracija s ljudskim tijelom otvara mogućnosti za pomoć osobama s invaliditetom ili pacijentima u obavljanju osnovnih svakodnevnih zadataka. Integriranjem umjetnog mišića koji sam osjeća, nosivi robotski uređaji mogu pratiti aktivnosti pacijenta i pružati otpor prilagođavanjem razina krutosti, olakšavajući obnovu mišićne funkcije tijekom rehabilitacijskog treninga.

"Iako još uvijek postoje izazovi s kojima se treba pozabaviti prije nego što se ovi medicinski roboti mogu primijeniti u kliničkim okruženjima, ovo istraživanje predstavlja ključni korak prema integraciji čovjeka i stroja", naglašava dr. Zhang. "Pruža nacrt za budući razvoj mekih i nosivih robota."