Инженеры показали мощный портативный двигатель для искусственных мышц

Исследователи с кафедры механической и аэрокосмической инженерии Университета штата Северная Каролина разработали легкий жидкостный двигатель для питания «мягких роботов» - устройств, имитирующих мышцы. Отличительной особенностью нового двигателя является его способность генерировать значительное усилие без подключения к внешнему источнику питания. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Advanced Intelligent Systems.

Так называемые «мягкие роботы» (soft robots) представляют собой гидравлические или пневматические устройства, имитирующие поведения мышц. Их используют в основном для реабилитации людей после травм рук или ног.

Перед исследователями стояла задача решить две ключевые проблемы подобных устройств разом. Большинство жидкостных двигателей  для «мягких роботов» физически подключены к внешнему источнику питания (например, к воздушному компрессору), что существенно ограничивает их применимость. С другой стороны, все предыдущие жидкостные двигатели для «мягких роботов», не имеющие подключения к внешним источникам питания, выдавали недостаточно мощности.

Новый двигатель американских инженеров решает обе этих проблемы — он не привязан к внешнему источнику, но при этом может генерировать усилие до 580 ньютонов.

Слева — традиционная схема двигателя для искусственных мышц, справа — новое портативное решение. Иллюстрация Университета Северной Каролины.

Новый двигатель работает за счет нагнетания масла в камеру «мягкого робота» и его удаления из нее, в результате чего устройство работает как искусственная мышца, то сокращаясь, то расслабляясь. Насос жидкостного двигателя приводится в действие мотором с высоким крутящим моментом, работающим на батарейках, что позволяет ему создавать значительное давление. Это, в свою очередь, обеспечивает искусственной мышце значительное усилие.

Составные части нового жидкостного двигателя с указанием массы компонентов. Иллюстрация Университета Северной Каролины.

Вся конструкция весит 1,6 кг и обеспечивает следующие показатели: давление — до 0,75 Мпа, усилие — до 580 Н, плотность силы — до 360 Н/кг., максимальная эффективность (мотор — насос) — 15%.

Презентация изобретения от Университета Северной Каролины.

Для сравнения, мышечная система здорового человека весом 71 кг. способна создавать пиковое усилие при сгибании колена до 210 Н, при движении бедра — до 240 Н, а при движении лодыжки — до 394 Н.

Варианты ношения нового двигателя, а также результаты силовых испытаний и тестов на прочность. Иллюстрация Университета Северной Каролины.

В итоге искусственная мышца диаметром 18 мм при помощи нового двигателя способна поднять предмет весом 20 кг, а также, работая под давлением в 0,3 МПа, выдержать вес вилочного погрузчика (4 тонны) и три удара молотком без каких-либо побочных эффектов.

Обложка — скриншот видео Университета Северной Каролины

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Физики создали самый сложный в мире лабиринт
Наука
Хакеры слили крупнейшую базу паролей — их больше 10 млрд
Новости
Созданы самые точные атомные часы в мире: как они работают
Наука
Физики придумали, как найти темную материю на Земле
Космос
НАСА показало, как будет выглядеть первая в истории космическая станция возле Луны
Наука
Российские компании все чаще атакуют, но они не замечают угрозы
Новости
Nvidia открыла исходный код RTX Remix
Новости
Сегодня будет видна комета, которую не видели с середины прошлого века
Космос
Через два часа Москву накроет новый ураган
Наука
Жирная пища повышает тревожность и подавляет полезные бактерии
Наука
Ученые впервые обнаружили пользу от «эгоистичных генов»
Наука
Суперкар разогнался до 400 км/ч и затормозил за рекордные 27,83 секунды
Новости
Рисунок людей и свиньи оказался древнейшей «картиной» на Земле
Наука
Самые холодные датчики в мире помогут найти темную материю, считают ученые
Наука
В высокогорной буддистской пещере нашли следы трапезы денисовцев
Наука
Посмотрите на загадочный гигантский «шрам» на поверхности Марса
Космос
Отсутствие инопланетян вблизи Земли объяснили свойствами земной коры
Космос
Релятивистские струи: потоки частиц от самых ярких объектов во Вселенной
Космос
Новая теория раскрыла механизм образования трещин в мягких материалах
Наука
Млечный Путь удивил ученых: в нем не так уж много звезд
Космос