U studiji koja je nedavno objavljena u Advanced Intelligent Sistems, istraživači sa Univerziteta Kueen Mari u Londonu napravili su značajan napredak u oblasti bionike razvojem novog tipa električnog veštačkog mišića promenljive krutosti koji poseduje sposobnost samoosetljivosti. Ova inovativna tehnologija ima potencijal da revolucioniše meku robotiku i medicinske aplikacije.
Očvršćavanje kontrakcijom mišića nije samo neophodno za povećanje snage, već omogućava i brze reakcije u živim organizmima. Uzimajući inspiraciju iz prirode, tim istraživača na KMUL-ovoj školi za inženjerstvo i nauku o materijalima uspešno je kreirao veštački mišić koji neprimetno prelazi između mekog i tvrdog stanja, a istovremeno poseduje izuzetnu sposobnost da oseti sile i deformacije.
Dr Ketao Zhang, predavač na Kueen Mari i vodeći istraživač, objašnjava važnost tehnologije promenljive krutosti u aktuatorima nalik veštačkim mišićima. „Osnaživanje robota, posebno onih napravljenih od fleksibilnih materijala, sa samoosećajnim sposobnostima je ključni korak ka istinskoj bioničkoj inteligenciji“, kaže dr Džang.
Najsavremeniji veštački mišić koji su razvili istraživači pokazuje fleksibilnost i rastezljivost sličnu prirodnom mišiću, što ga čini idealnim za integraciju u složene meke robotske sisteme i prilagođavanje različitim geometrijskim oblicima. Sa sposobnošću da izdrži više od 200% rastezanja duž pravca dužine, ovaj fleksibilni aktuator sa prugastom strukturom pokazuje izuzetnu izdržljivost.
Primenom različitih napona, veštački mišić može brzo da prilagodi svoju krutost, postižući kontinuiranu modulaciju sa promenom krutosti koja prelazi 30 puta. Njegova naponska priroda pruža značajnu prednost u pogledu brzine odgovora u odnosu na druge vrste veštačkih mišića. Pored toga, ova nova tehnologija može da prati njegovu deformaciju kroz promene otpora, eliminišući potrebu za dodatnim senzorskim aranžmanima i pojednostavljujući kontrolne mehanizme uz smanjenje troškova.
Proces izrade ovog samoosetljivog veštačkog mišića je jednostavan i pouzdan. Ugljenične nanocevi se mešaju sa tečnim silikonom pomoću tehnologije ultrazvučne disperzije i ravnomerno se oblažu korišćenjem filmskog aplikatora da bi se stvorila tankoslojna katoda, koja takođe služi kao senzorski deo veštačkog mišića. Anoda se pravi direktno pomoću reza meke metalne mreže, a sloj za aktiviranje je u sendviču između katode i anode. Nakon stvrdnjavanja tečnog materijala, formira se kompletan veštački mišić promenljive krutosti koji sam oseća.
Potencijalne primene ove fleksibilne tehnologije promenljive krutosti su ogromne, u rasponu od meke robotike do medicinskih primena. Besprekorna integracija sa ljudskim telom otvara mogućnosti za pomoć osobama sa invaliditetom ili pacijentima u obavljanju osnovnih svakodnevnih zadataka. Integracijom veštačkih mišića koji sami osećaju, robotski uređaji koji se mogu nositi mogu da prate aktivnosti pacijenta i pruže otpor prilagođavanjem nivoa krutosti, olakšavajući obnavljanje mišićne funkcije tokom rehabilitacionog treninga.
„Iako još uvek postoje izazovi koje treba rešiti pre nego što se ovi medicinski roboti mogu primeniti u kliničkim okruženjima, ovo istraživanje predstavlja ključni korak ka integraciji čoveka i mašine“, naglašava dr Džang. „Pruža nacrt za budući razvoj mekih i nosivih robota.
Studija koju su sproveli istraživači sa Univerziteta Kueen Mari u Londonu označava značajnu prekretnicu u oblasti bionike. Svojim razvojem samoosetljivih električnih veštačkih mišića, utrli su put napretku u mekoj robotici i medicinskim aplikacijama.
