Een team van onderzoekers van de School of Engineering and Applied Sciences van Columbia University heeft een nieuw type synthetische zachte spier ontwikkeld die kan worden geproduceerd met behulp van 3D-printtechnologie. Het materiaal bleek erg sterk te zijn en is bestand tegen een gewicht dat 1000 keer groter is dan zijn eigen gewicht, en de limiet van zijn elastische vervormingsenergie is 15 keer hoger in vergelijking met de weefsels van echte spieren.
Het materiaal vereist geen gebruik van een externe bron om de druk te regelen, wat vaak wordt aangetroffen in andere bestaande oplossingen die afhankelijk zijn van de energie van pneumatische of hydraulische inflatie (inflatie). Deze componenten nemen vaak veel ruimte in beslag, waardoor ze lastig te gebruiken zijn bij het bouwen van machines waarbij compactheid en onafhankelijkheid belangrijk zijn.
De basis van synthetische spieren is siliconenrubber, dat een poreuze structuur heeft gevuld met ethanol. Het materiaal wordt aangedreven door een elektrische stroom met een laag vermogen die wordt overgebracht door zeer dunne draden met hoge weerstand.
Synthetische spier voor en na activering
"We hebben enige vooruitgang geboekt bij het creëren van een digitaal brein voor robots, maar hun lichamen bevinden zich nog op een primitief niveau", aldus Hod Lipson, hoogleraar werktuigbouwkunde, die het project leidde.
“Dit is een groot deel van de puzzel, en net als biologie kunnen synthetische spieren die zijn ontworpen op duizend verschillende manieren worden gevormd. We beginnen een van de laatste obstakels te overwinnen die de creatie van realistische robots hebben verhinderd."
Nieuwe synthetische spieren kunnen van groot nut zijn bij het ontwerp en de fabricage van zogenaamde "zachte" robots. In de afgelopen jaren is er enorme vooruitgang geboekt bij het maken van machines die zijn uitgerust met het vermogen om veel delicate taken uit te voeren. Er zijn echter nog steeds veel acties die solide robots niet kunnen uitvoeren.
Het vastleggen en manipuleren van objecten vereist een niveau van behendigheid en flexibiliteit die de huidige technologie niet kan bieden. Nieuwe materialen, zoals degene die in dit artikel worden besproken, zullen het mogelijk maken om robots te maken die zachte en kleine objecten kunnen manipuleren zonder deze te beschadigen.
Promotie video:
Machines die dergelijke technologieën gebruiken, kunnen een persoon op het werk betrouwbare hulp bieden in situaties waarin delicate handelingen vereist zijn, bijvoorbeeld in de geneeskunde. Het is heel goed mogelijk dat dergelijke materialen zullen worden gebruikt in prothesen van de nieuwe generatie, die een veel hogere mate van controle kunnen bieden dan de huidige prothesen bieden.
Nu zijn wetenschappers van Columbia University van plan om synthetische spieren te verbeteren en de gebruikte draden met hoge weerstand te vervangen door sterk geleidende materialen om de snelheid en efficiëntie van de spierrespons te verhogen.
Nikolay Khizhnyak