Ժամանակակից ռոբոտները կարող են շատ բան անել: Բայց միևնույն ժամանակ նրանք հեռու են մարդկային հեշտությունից և շարժումների շնորհից։ Իսկ մեղքն այն է՝ անկատար արհեստական մկանները։ Շատ երկրների գիտնականները փորձում են լուծել այս խնդիրը։ Հոդվածը նվիրված կլինի նրանց զարմանալի գյուտերի համառոտ ակնարկին:
Սինգապուրի գիտնականների պոլիմերային մկաններ
Սինգապուրի ազգային համալսարանի գյուտարարները վերջերս քայլ են կատարել դեպի ավելի մարդանման ռոբոտներ: Այսօր ծանր անդրոիդներն աշխատում են հիդրավլիկ համակարգերով: Վերջինիս զգալի թերությունը ցածր արագությունն է։ Ռոբոտների համար արհեստական մկանները, որոնք ներկայացրել են սինգապուրցի գիտնականները, թույլ են տալիս կիբորգներին ոչ միայն բարձրացնել իրենց քաշից 80 անգամ ծանր առարկաներ, այլև դա անել նույնքան արագ, որքան մարդը։
Նորարարական դիզայնը, որը ձգվում է հինգ անգամ երկարությամբ, օգնում է ռոբոտներին «շրջել» նույնիսկ մրջյունները, որոնք, ինչպես հայտնի է, կարող են կրել իրենց մարմնի քաշից 20 անգամ ավելի ծանր առարկաներ: Պոլիմերային մկաններն ունեն հետևյալ առավելությունները՝
- ճկունություն;
- հարվածային ուժ;
- առաձգականություն;
- ձևը մի քանի վայրկյանում փոխելու ունակություն;
- Կինետիկ էներգիան էլեկտրական էներգիայի փոխարկելու ունակություն:
Սակայն գիտնականները չեն պատրաստվում դրանով կանգ առնել. նրանք նախատեսում են ստեղծել արհեստական մկաններ, որոնք թույլ կտան ռոբոտին բարձրացնել իրենից 500 անգամ ավելի ծանր բեռ:
Բացահայտում Հարվարդից. մկաններ էլեկտրոդներից և էլաստոմերից
Գյուտարարները, ովքեր աշխատում են Հարվարդի համալսարանի Կիրառական և ճարտարագիտական գիտությունների դպրոցում, ներկայացրել են որակապես նոր արհեստական մկաններ այսպես կոչված «փափուկ» ռոբոտների համար։ Գիտնականների կարծիքով՝ փափուկ էլաստոմերից և էլեկտրոդներից, որոնք ներառում են ածխածնային նանոխողովակներ, իրենց մտահղացումը որակով չի զիջում մարդու մկաններին::
Այսօր գոյություն ունեցող բոլոր ռոբոտները, ինչպես արդեն նշվեց, հիմնված են սկավառակների վրա, որոնց մեխանիզմը հիդրավլիկ կամ օդաճնշական է: Նման համակարգերը սնուցվում են սեղմված օդի կամ քիմիական նյութերի ռեակցիայի միջոցով: Սա անհնարին է դարձնում մարդու պես փափուկ և արագ ռոբոտ ստեղծելը: Հարվարդի գիտնականները վերացրել են այս թերությունը՝ ստեղծելով ռոբոտների համար արհեստական մկանների որակապես նոր հայեցակարգ։
Նոր կիբորգի «մկանը» բազմաշերտ կառույց է, որում Կլարկի լաբորատորիայում ստեղծված նանոխողովակային էլեկտրոդները կառավարում են ճկուն էլաստոմերների վերին և ստորին շերտերը, որոնք Կալիֆորնիայի համալսարանի գիտնականների մտահղացումն են: Նման մկաններըիդեալական է և՛ «փափուկ» անդրոիդների և վիրաբուժության լապարոսկոպիկ գործիքների համար:
Հարվարդի գիտնականները կանգ չեն առել այս հրաշալի գյուտի վրա։ Նրանց վերջին զարգացումներից մեկը խայթող բիոռոբոտն է: Դրա բաղադրիչներն են առնետի սրտի մկանային բջիջները, ոսկին և սիլիկոնը։
Բաուխմանի խմբի գյուտը. ածխածնային նանոխողովակների վրա հիմնված արհեստական մկանների մեկ այլ տեսակ
Դեռևս 1999 թվականին Ավստրալիայի Կիրխբերգ քաղաքում, Նորարար նյութերի էլեկտրոնային հատկությունների վերաբերյալ Միջազգային ձմեռային դպրոցի 13-րդ հանդիպման ժամանակ գիտնական Ռեյ Բաուչմանը, ով աշխատում է Allied Signal-ում և ղեկավարում է միջազգային հետազոտական խումբը, կատարել է. ներկայացում. Նրա գրառումը արհեստական մկաններ ստեղծելու մասին էր։
Ռեյ Բաուխմանի գլխավորած մշակողները կարողացել են պատկերացնել ածխածնային նանոխողովակները նանոթղթի թերթիկների տեսքով: Այս գյուտի խողովակները ամեն կերպ միահյուսվել և խառնվել են միմյանց հետ: Նանոթղթն ինքնին իր տեսքով սովորական թղթի էր հիշեցնում. այն կարելի էր ձեռքերում պահել, շերտերով ու կտորներով կտրատել:
Խմբի փորձը արտաքինից շատ պարզ էր. գիտնականները կպչուն ժապավենի տարբեր կողմերին կպցրին նանոթղթի կտորներ և այս կառուցվածքն իջեցրին աղի էլեկտրահաղորդիչ լուծույթի մեջ: Ցածր լարման մարտկոցը միացնելուց հետո երկու նանոգծերն էլ երկարացան, հատկապես էլեկտրական մարտկոցի բացասական բևեռին միացվածը; հետո թուղթը ոլորվեց: Արհեստական մկանների մոդելը գործել է։
Ինքը՝ Բաուհմանը կարծում է, որ իր գյուտը որակական արդիականացումից հետոզգալիորեն կփոխակերպի ռոբոտաշինությունը, քանի որ նման ածխածնային մկանները, երբ ճկվում են / երկարացնում, ստեղծում են էլեկտրական ներուժ. նրանք էներգիա են արտադրում: Բացի այդ, նման մկանները երեք անգամ ավելի ուժեղ են, քան մարդուն, կարող են գործել չափազանց բարձր և ցածր ջերմաստիճաններում՝ իրենց աշխատանքի համար օգտագործելով ցածր հոսանք և լարում: Այն լիովին հնարավոր է օգտագործել մարդու մկանների պրոթեզավորման համար։
Տեխասի համալսարան. ձկնորսական գծից և կարի թելից պատրաստված արհեստական մկաններ
Ամենաուշագրավներից մեկը Տեխասի համալսարանի հետազոտական խմբի աշխատանքն է, որը գտնվում է Դալլասում: Նրան հաջողվել է ձեռք բերել արհեստական մկանների մոդել՝ իր ուժով և հզորությամբ, որը հիշեցնում է ռեակտիվ շարժիչը՝ 7,1 ձիաուժ/կգ: Նման մկանները հարյուրավոր անգամ ավելի ուժեղ և արդյունավետ են, քան մարդկայինը: Բայց այստեղ ամենազարմանալին այն է, որ դրանք կառուցվել են պարզունակ նյութերից՝ բարձր ամրության պոլիմերային ձկնորսական գիծ և կարի թել:
Նման մկանի սնուցումը ջերմաստիճանի տարբերություն է։ Այն ապահովվում է մետաղի բարակ շերտով պատված կարի թելով։ Այնուամենայնիվ, ապագայում ռոբոտների մկանները կարող են սնվել շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի փոփոխություններից: Այս հատկությունը, ի դեպ, կարող է կիրառվել եղանակին հարմարվող հագուստի և այլ նմանատիպ սարքերի վրա։
Եթե պոլիմերը ոլորվում է մեկ ուղղությամբ, տաքանալու ժամանակ այն կտրուկ կծկվի և սառչելիս արագ կձգվի, իսկ եթե ոլորվի հակառակ ուղղությամբ, ապա լրիվ հակառակ կլինի։ Նման պարզ դիզայնը կարող է, օրինակ, պտտել ընդհանուր ռոտորը 10 հազար պտույտ / րոպե արագությամբ: Գումարած այդպիսինԱրհեստական մկանները ձկնորսական գծից, քանի որ նրանք ի վիճակի են կծկվել իրենց սկզբնական երկարության մինչև 50%-ով (մարդը միայն 20%-ով): Բացի այդ, նրանք առանձնանում են զարմանալի դիմացկունությամբ՝ այս մկանը չի «հոգնում» նույնիսկ գործողությունների միլիոնավոր կրկնություններից հետո։
Տեխասից Ամուր
Դալլասի գիտնականների հայտնագործությունը ոգեշնչել է բազմաթիվ գիտնականների ամբողջ աշխարհից: Այնուամենայնիվ, միայն մեկ ռոբոտիստին հաջողվեց հաջողությամբ կրկնել իր փորձը՝ Ալեքսանդր Նիկոլաևիչ Սեմոչկինը՝ Բելառուսի պետական մանկավարժական համալսարանի տեղեկատվական տեխնոլոգիաների լաբորատորիայի վարիչ։
Սկզբում գյուտարարը համբերատար սպասում էր Science-ում նոր հոդվածների՝ ամերիկացի գործընկերների գյուտի զանգվածային իրականացման մասին: Քանի որ դա տեղի չի ունեցել, Ամուրի գիտնականն իր համախոհների հետ որոշել է կրկնել հրաշալի փորձը և սեփական ձեռքերով պղնձե մետաղալարից ու ձկնորսական գծից արհեստական մկաններ ստեղծել։ Բայց, ավաղ, պատճենը կենսունակ չէր։
Ոգեշնչում Skolkovo-ից
Վերադառնալ գրեթե լքված փորձերին Ալեքսանդր Սեմոչկինին ստիպել է պատահականություն. գիտնականը հասել է ռոբոտաշինության կոնֆերանսին Սկոլկովոյում, որտեղ նա հանդիպել է Զելենոգրադից մի համախոհի՝ Neurobotics ընկերության ղեկավարին: Ինչպես պարզվեց, այս ընկերության ինժեներները զբաղված են նաև ձկնորսական գծերից մկաններ ստեղծելով, որոնք բավականին կենսունակ են։
Վերադառնալով հայրենիք՝ Ալեքսանդր Նիկոլաևիչը նոր թափով ձեռնամուխ եղավ աշխատանքին։ Մեկուկես ամսվա ընթացքում նա կարողացավ ոչ միայն հավաքել աշխատունակ արհեստական մկանները, այլև ստեղծել դրանք ոլորելու մեքենա, որը ձկնորսական գծի կծիկներ էր պատրաստում։խիստ կրկնվող։
Ավետման արհեստական մկանային
Հինգ սանտիմետրանոց մկան ստեղծելու համար A. N. Semochkin-ին անհրաժեշտ է մի քանի մետր մետաղալար և 20 սմ սովորական ձկնորսական գիծ: Մկանների «արտադրության» 3D տպիչով մեքենան, ի դեպ, մկանը պտտեցնում է 10 րոպեում։ Այնուհետև կառուցվածքը դնում ենք +180 աստիճան տաքացրած ջեռոցում կես ժամ։
Դուք կարող եք ակտիվացնել նման մկանը էլեկտրական հոսանքի օգնությամբ՝ պարզապես միացրեք դրա աղբյուրը լարին։ Արդյունքում այն սկսում է տաքանալ և իր ջերմությունը փոխանցել ձկնորսական գիծ: Վերջինս ձգվում կամ կծկվում է՝ կախված սարքի ոլորած մկանների տեսակից:
գյուտարարի պլաններ
Ալեքսանդր Սեմոչկինի նոր նախագիծը ստեղծված մկաններին «սովորեցնել» է ավելի արագ վերադառնալ իրենց սկզբնական վիճակին։ Դրան կարող է օգնել հոսանքի լարերի արագ սառեցումը. գիտնականը ենթադրում է, որ ջրի տակ նման գործընթացն ավելի արագ տեղի կունենա: Նման մկան ստանալուց հետո Բելառուսի պետական մանկավարժական համալսարանի մարդակերպ ռոբոտ Իսկանդերուսը կդառնա նրա առաջին սեփականատերը։
Գիտնականը գաղտնի չի պահում իր գյուտը. նա տեսանյութեր է տեղադրում YouTube-ում, ինչպես նաև նախատեսում է հոդված գրել մանրամասն հրահանգներով՝ ձկնորսական լարից և մետաղալարից մկանները ոլորող մեքենայի ստեղծման համար:
Ժամանակը չի կանգնում. արհեստական մկանները, որոնց մասին մենք պատմել ենք, արդեն օգտագործվում են էնդո- և վիրաբուժության մեջ.լապարոսկոպիկ վիրահատություններ. Իսկ «Դիսնեյ» լաբորատորիայում իրենց մասնակցությամբ հավաքեցին գործող ձեռք։
