Roboty silne jak nigdy wcześniej. Sztuczne mięśnie zamiast układów hydraulicznych

Jak zwiększyć siłę robotów? Stosowane obecnie układy hydrauliczne nie są zbyt wydajne – roboty są w stanie podnosić około połowy swojej masy. Właściwym rozwiązaniem okazało się podpatrywanie natury. Naukowcy z Singapuru stworzyli sztuczne mięśnie, dzięki którym roboty będą silniejsze niż kiedykolwiek wcześniej.

Skonstruowanie niezwykle silnego robota nie jest problemem. Istnieją maszyny zdolne do podnoszenia ogromnych ciężarów. Niestety, wraz ze wzrostem możliwości robot staje się coraz cięższy.

Problem został zauważony jeszcze w latach 60., gdy John W. Campbell przedstawił scenariusz, w którym człowiek jest ścigany w trudnym terenie przez grupę wrogo nastawionych robotów. Większość z nich nie była w stanie poradzić sobie z przeszkodami, które człowiek potrafi pokonać, a te, które zdołały za nim podążać, były od niego znacznie słabsze i łatwe do zniszczenia.

Popkultura nieustannie atakuje nas stereotypami supersilnych maszyn, tymczasem w rzeczywistości robot zdolny do podnoszenia i manipulowania np. samochodem osobowym jest bardzo ciężki. Co więcej, jak podkreślają naukowcy z National University of Singapore, układy hydrauliczne lub pneumatyczne odpowiadające za jego ruchy nie zawsze zapewniają wymaganą precyzję i płynność.

Rozwiązaniem okazuje się biomimetyka, znana również pod nazwą bioniki lub inżynierii bionicznej, czyli nauka badająca zasady działania organizmów żywych i stosująca je w budowaniu różnych urządzeń.

Zdaniem singapurskich naukowców podglądanie natury okazało się pomocne również w przypadku robotów. Zamiast budować skomplikowane układy z silników elektrycznych czy pomp, postanowili oni stworzyć materiał, który mógłby się rozciągać i kurczyć jak prawdziwe mięśnie.

Materiałem tym jest elastomer dielektryczny na bazie kauczuku, zmieniający kształt pod wpływem pola elektrycznego. Teoretycznie materiał ten może rozciągać się dziesięciokrotnie w stosunku do pierwotnej długości, a kurcząc się, jest w stanie podnieść ciężar przekraczający 80 razy swoją wagę. To jednak na razie tylko teoria, a możliwości testowanych przez naukowców maszyn są znacznie mniejsze.

Mimo to badacze twierdzą, że w ciągu pięciu lat uda się im skonstruować ramię robota, które przy rozmiarze i masie o połowę mniejszej od ludzkiego będzie mogło wygrać z człowiekiem pojedynek armwrestlingu. Jak stwierdził zaangażowany w projekt dr Adrian Koh:

Nasze materiały naśladują ludzkie mięśnie, pozwalając na reagowanie na impulsy elektryczne szybciej, niż dzieje się to w przypadku mechanizmów hydraulicznych. Ruchom robotów brakuje płynności, bo nie pozwala na to stosowany mechanizm. Wyobraźmy sobie jednak sztuczne mięśnie, które są giętkie, mogą się rozciągać i reagują w ułamku sekundy, jak u człowieka. Roboty wyposażone w takie mięśnie będą w stanie poruszać się podobnie do ludzi, ale będą górować nad nimi siłą.

Źródło: Gizmag • National University of Singapore