يمكن للروبوتات الحديثة أن تفعل الكثير. لكنها في الوقت نفسه بعيدة كل البعد عن سهولة الإنسان ونعمة الحركات. والخطأ هو - عضلات اصطناعية غير كاملة. يحاول العلماء من العديد من البلدان حل هذه المشكلة. سيتم تخصيص المقالة لإلقاء نظرة عامة موجزة على اختراعاتهم المذهلة.
عضلات بوليمر من علماء سنغافورة
قام مؤخرًا مخترعون من جامعة سنغافورة الوطنية بخطوة نحو المزيد من الروبوتات الشبيهة بالبشر. اليوم ، الروبوتات الثقيلة تعمل بالطاقة بواسطة أنظمة هيدروليكية. عيب كبير في هذا الأخير هو السرعة المنخفضة. العضلات الاصطناعية للروبوتات ، التي قدمها علماء سنغافوريون ، تسمح للروبوتات ليس فقط برفع الأشياء التي هي أثقل بـ 80 مرة من وزنها ، ولكن أيضًا للقيام بذلك بأسرع ما يمكن للإنسان.
تصميم مبتكر يمتد خمس مرات يساعد الروبوتات على "التنقل" حتى النمل المعروف بقدرته على حمل أشياء أثقل 20 مرة من وزن أجسامهم. تتمتع عضلات البوليمر بالمزايا التالية:
- المرونة
- قوة الضرب
- مرونة ؛
- القدرة على تغيير شكلها في بضع ثوان ؛
- القدرة على تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية.
ومع ذلك ، لن يتوقف العلماء عند هذا الحد - فهم يخططون لإنشاء عضلات اصطناعية تسمح للروبوت برفع حمولة أثقل منه بمقدار 500 مرة!
اكتشاف من هارفارد - عضلات من الأقطاب الكهربائية واللدائن
قدم المخترعون الذين يعملون في كلية العلوم التطبيقية والهندسية بجامعة هارفارد عضلات اصطناعية جديدة نوعياً لما يسمى بالروبوتات "اللينة". وفقًا للعلماء ، فإن بنات أفكارهم ، المكونة من المطاط الصناعي والأقطاب الكهربائية ، والتي تشمل الأنابيب النانوية الكربونية ، ليست أقل جودة من عضلات الإنسان!
جميع الروبوتات الموجودة اليوم ، كما ذكرنا سابقًا ، تعتمد على محركات ، وآليتها هي الهيدروليكية أو بضغط الهواء. يتم تشغيل هذه الأنظمة عن طريق الهواء المضغوط أو تفاعل المواد الكيميائية. هذا يجعل من المستحيل بناء روبوت ناعم وسريع مثل الإنسان. قضى علماء جامعة هارفارد على هذا القصور من خلال إنشاء مفهوم نوعي جديد للعضلات الاصطناعية للروبوتات.
"عضلة" سايبورغ الجديدة عبارة عن هيكل متعدد الطبقات تتحكم فيه أقطاب الأنابيب النانوية التي تم إنشاؤها في مختبر كلارك في الطبقات العلوية والسفلية من اللدائن المرنة ، وهي من بنات أفكار علماء من جامعة كاليفورنيا. هذه العضلاتمثالي لكل من androids "اللينة" وأدوات التنظير البطني في الجراحة.
علماء هارفارد لم يتوقفوا عند هذا الاختراع الرائع. أحد آخر تطوراتهم هو روبوت حيوي. مكوناته هي خلايا عضلة قلب الفئران والذهب والسيليكون.
اختراع مجموعة باوشمان: نوع آخر من العضلات الاصطناعية يعتمد على الأنابيب النانوية الكربونية
مرة أخرى في عام 1999 في مدينة كيرشبرغ الأسترالية في الاجتماع الثالث عشر للمدرسة الشتوية الدولية بشأن الخصائص الإلكترونية للمواد المبتكرة ، قام العالم راي باوشمان ، الذي يعمل في Allied Signal ويرأس مجموعة بحثية دولية ، بعمل عرض. كان منشوره حول صنع عضلات اصطناعية.
تمكن المطورون بقيادة راي باوشمان من تخيل الأنابيب النانوية الكربونية على شكل صفائح من الورق النانوي. كانت الأنابيب في هذا الاختراع متشابكة ومختلطة بكل طريقة ممكنة مع بعضها البعض. الورق النانوي نفسه يشبه الورق العادي في مظهره - يمكن إمساكه في اليدين ، وتقطيعه إلى شرائح وقطع.
كانت تجربة المجموعة بسيطة للغاية في المظهر - قام العلماء بتثبيت قطع من ورق النانو على جوانب مختلفة من الشريط اللاصق وخفضوا هذا الهيكل إلى محلول مالح موصل بالكهرباء. بعد تشغيل البطارية ذات الجهد المنخفض ، استطالت الشريحتان النانويتان ، خاصة تلك المتصلة بالقطب السالب للبطارية الكهربائية ؛ ثم تجعدت الورقة. عمل نموذج العضلات الاصطناعية.
يعتقد بوهمان نفسه أن اختراعه بعد تحديث نوعيستحول الروبوتات بشكل كبير ، لأن عضلات الكربون هذه ، عند ثنيها / تمديدها ، تخلق إمكانات كهربائية - فهي تنتج الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، هذه العضلات أقوى بثلاث مرات من الإنسان ، ويمكن أن تعمل في درجات حرارة عالية ومنخفضة للغاية ، باستخدام التيار والجهد المنخفض لعملهم. من الممكن جدا استخدامه للأطراف الصناعية للعضلات البشرية.
جامعة تكساس: عضلات اصطناعية مصنوعة من خيط الصيد وخيط الخياطة
من أكثر الأعمال اللافتة للنظر عمل فريق بحثي من جامعة تكساس ، التي تقع في دالاس. تمكنت من الحصول على نموذج من العضلات الاصطناعية ، في قوتها وقوتها التي تذكرنا بالمحرك النفاث - 7.1 حصان / كجم! هذه العضلات أقوى بمئات المرات وأكثر إنتاجية من العضلات البشرية. لكن الشيء الأكثر إثارة للدهشة هنا هو أنها شُيدت من مواد بدائية - خط صيد بوليمر عالي القوة وخيط خياطة.
تغذية مثل هذه العضلات هو اختلاف في درجة الحرارة. يتم توفيرها بواسطة خيط خياطة مغطى بطبقة رقيقة من المعدن. ومع ذلك ، في المستقبل ، قد تغذي عضلات الروبوتات بالتغيرات في درجة حرارة بيئتها. بالمناسبة ، يمكن تطبيق هذه الخاصية جيدًا على الملابس التي تتكيف مع الطقس وغيرها من الأجهزة المماثلة.
إذا كان البوليمر ملتويًا في اتجاه واحد ، فسوف يتقلص بشكل حاد عند تسخينه ويتمدد بسرعة عند تبريده ، وإذا تم الالتواء في الاتجاه المعاكس ، فسيكون عكس ذلك تمامًا. يمكن لمثل هذا التصميم البسيط ، على سبيل المثال ، أن يدور دوارًا كليًا بسرعة 10 آلاف دورة / دقيقة. بالإضافة إلى هذاعضلات اصطناعية من خط الصيد من حيث قدرتها على الانقباض بنسبة تصل إلى 50٪ من طولها الأصلي (الإنسان بنسبة 20٪ فقط). بالإضافة إلى ذلك ، فهي تتميز بتحمل مذهل - فهذه العضلة لا "تتعب" حتى بعد مليون تكرار للحركة!
من تكساس إلى أمور
ألهم اكتشاف العلماء من دالاس العديد من العلماء من جميع أنحاء العالم. ومع ذلك ، تمكن عالم روبوت واحد فقط من تكرار تجربته بنجاح - ألكسندر نيكولايفيتش سيموتشكين ، رئيس مختبر تكنولوجيا المعلومات في جامعة بيلاروسيا التربوية الحكومية.
في البداية ، انتظر المخترع بصبر مقالات جديدة في Science حول التنفيذ الشامل لاختراع زملائه الأمريكيين. نظرًا لأن هذا لم يحدث ، قرر عالم أمور مع من يتشابهون معه في التفكير تكرار التجربة الرائعة وإنشاء عضلات اصطناعية من الأسلاك النحاسية وخط الصيد بأيديهم. لكن ، للأسف ، النسخة لم تكن قابلة للتطبيق.
إلهام من Skolkovo
العودة إلى التجارب شبه المهجورة التي أجبرها ألكسندر سيموتشكين على الصدفة - حضر العالم مؤتمر الروبوتات في سكولكوفو ، حيث التقى بشخص له نفس التفكير من زيلينوجراد ، رئيس شركة Neurobotics. كما اتضح ، فإن مهندسي هذه الشركة مشغولون أيضًا في إنشاء عضلات من خطوط الصيد ، وهي قابلة للحياة تمامًا.
بالعودة إلى وطنه ، شرع ألكسندر نيكولايفيتش في العمل بنشاط متجدد. في غضون شهر ونصف ، لم يكن قادرًا على تجميع عضلات اصطناعية عملية فحسب ، بل تمكن أيضًا من إنشاء آلة لفها ، والتي صنعت لفائف من خط الصيدقابل للتكرار بدقة
عضلات البشارة الاصطناعية
لإنشاء عضلة طولها خمسة سنتيمترات ، يحتاج A. N. Semochkin إلى عدة أمتار من الأسلاك و 20 سم من خط الصيد العادي. بالمناسبة ، آلة "إنتاج" العضلات المطبوعة ثلاثية الأبعاد ، تلف العضلات في 10 دقائق. ثم يتم وضع الهيكل في فرن ساخن حتى +180 درجة مئوية لمدة نصف ساعة.
يمكنك تنشيط مثل هذه العضلات بمساعدة التيار الكهربائي - فقط قم بتوصيل مصدرها بالسلك. ونتيجة لذلك ، تبدأ في التسخين وتحويل حرارتها إلى خط الصيد. هذا الأخير يتمدد أو ينقبض - اعتمادًا على نوع العضلة التي قام الجهاز بالتواءها.
خطط المخترع
مشروع ألكسندر سيموتشكين الجديد هو "تعليم" العضلات المخلوقة للعودة إلى حالتها الأصلية بشكل أسرع. يمكن المساعدة في ذلك من خلال التبريد السريع لسلك الطاقة - يقترح العالم أن مثل هذه العملية ستحدث بشكل أسرع تحت الماء. بعد الحصول على مثل هذه العضلة ، سيصبح إسكندروس ، وهو إنسان آلي مجسم من جامعة بيلاروسيا الحكومية التربوية ، مالكه الأول.
لا يحتفظ العالم باختراعه سرًا - فهو ينشر مقاطع فيديو على YouTube ، كما يخطط لكتابة مقال يحتوي على إرشادات مفصلة لإنشاء آلة تقوم بلف العضلات من خط وسلك الصيد.
الوقت لا يقف ساكناً - العضلات الاصطناعية التي أخبرناك بها مستخدمة بالفعل في الجراحة من أجل إندو وعمليات بالمنظار. وفي معمل "ديزني" بمشاركتهم قاموا بتجميع يد عاملة.
