На нашем сайте имеется очень много статей о роботизированных протезах рук и ног. Их разработкой и усовершенствованием занимаются ведущие в мире университеты и компании. Например, пользователь уже может управлять роботизированной рукой движениями другой руки при помощи специальной перчатки, взглядом, при помощи нервных импульсов из культи руки.
Однако, подавляющее большинство моделей роботизированных рук в качестве приводов используют электрические сервомоторы. У них есть серьезный недостаток – практически невозможно получить высочайшую плавность движений как у натуральной руки.
В соответствии с Законом неравномерности развития технических систем (известном в теории решения изобретательских задач, ТРИЗ), приводы для роботизированных протезов отстали в своём развитии от других её подсистем. Однако, ведутся интенсивные исследования, цель которых – заменить в роботизированных протезах сервомоторы на искусственные мышцы.
Что такое искусственная мышца и какой ее принцип действия? Основу искусственной мышцы составляет так называемый электроактивный полимер. Это – полимер, который изменяет свою форму при приложении к нему электрического напряжения или при пропускании сквозь него электрического тока. Схема простейшего захвата с электроактивным полимером показана на рисунке. При приложении к пластинам из электростатического полимера напряжения, они расходятся, а при снятии напряжения – принимают первоначальную форму.
Так почему же искусственные мышцы еще не нашли широкого применения в робототехнике?
Проблема в том, что они пока еще слишком “слабосильные” и не могут конкурировать с усилием, развиваемым сервомотором. Однако, появилась обнадеживающие результаты.
Исследователи из института нанотехнологий при Техасском университете в Далласе создали искусственные мышцы, которые в сто раз сильнее обыкновенных «природных». Для этого был использован необычный материал — пряжа из углеродных нанотрубок. Длина нанотрубок порядка метра, а толщина – всего 100 нанометров. Нанотрубки скрутили в длинные тонкие нити.
Принцип работы искусственных мышц из углеродных нанотрубок – инновационный – на основе квантово-химического расширения за счет электрохимического двухслойного электрического заряда. При приложении к этим искусственным мышцам напряжения в несколько Вольт, развивается большая деформация привода. Прогнозируется, что искусственные мышцы из углеродных нанотрубок будут развивать мощность за цикл намного большую, чем могут обеспечить другие технологии.