თანამედროვე რობოტებს ბევრი რამის გაკეთება შეუძლიათ. მაგრამ ამავე დროს, ისინი შორს არიან ადამიანური სიმსუბუქისა და მოძრაობის მადლისაგან. და ბრალია - არასრულყოფილი ხელოვნური კუნთები. ამ პრობლემის გადაჭრას მრავალი ქვეყნის მეცნიერები ცდილობენ. სტატია დაეთმობა მათი საოცარი გამოგონებების მოკლე მიმოხილვას.
პოლიმერული კუნთები სინგაპურის მეცნიერებისგან
სინგაპურის ეროვნული უნივერსიტეტის გამომგონებლებმა ცოტა ხნის წინ გადადგნენ ნაბიჯი მეტი ჰუმანოიდური რობოტებისკენ. დღეს მძიმე წონის ანდროიდები იკვებება ჰიდრავლიკური სისტემებით. ამ უკანასკნელის მნიშვნელოვანი მინუსი არის დაბალი სიჩქარე. სინგაპური მეცნიერების მიერ წარმოდგენილი ხელოვნური კუნთები რობოტებისთვის, კიბორგებს საშუალებას აძლევს აწიონ არა მხოლოდ საკუთარ წონაზე 80-ჯერ მძიმე ობიექტები, არამედ აკეთონ ეს ისევე სწრაფად, როგორც ადამიანი.
ინოვაციური დიზაინი, რომელიც სიგრძით ხუთჯერ არის გადაჭიმული, ეხმარება რობოტებს ჭიანჭველებსაც კი „მოარტყონ“ჭიანჭველებსაც კი, რომლებსაც, როგორც ცნობილია, შეუძლიათ საკუთარი სხეულის წონაზე 20-ჯერ მძიმე საგნების ტარება. პოლიმერულ კუნთებს აქვთ შემდეგი უპირატესობები:
- მოქნილობა;
- დარტყმის ძალა;
- ელასტიურობა;
- უნარი შეცვალოს მისი ფორმა რამდენიმე წამში;
- კინეტიკური ენერგიის ელექტრო ენერგიად გარდაქმნის უნარი.
თუმცა, მეცნიერები აქ გაჩერებას არ აპირებენ - ისინი გეგმავენ შექმნან ხელოვნური კუნთები, რომლებიც რობოტს საშუალებას მისცემს აწიოს მასზე 500-ჯერ მძიმე ტვირთი!
აღმოჩენა ჰარვარდიდან - კუნთები ელექტროდებიდან და ელასტომერიდან
გამომგონებლებმა, რომლებიც მუშაობენ ჰარვარდის უნივერსიტეტის გამოყენებითი და საინჟინრო მეცნიერებათა სკოლაში, წარმოადგინეს თვისობრივად ახალი ხელოვნური კუნთები ეგრეთ წოდებული "რბილი" რობოტებისთვის. მეცნიერთა აზრით, მათი ჭკუა, რომელიც შედგება რბილი ელასტომერისა და ელექტროდებისგან, რომლებიც შეიცავს ნახშირბადის ნანომილებს, ხარისხით არ ჩამოუვარდება ადამიანის კუნთებს!
დღეს არსებული ყველა რობოტი, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, დაფუძნებულია დისკებზე, რომელთა მექანიზმი არის ჰიდრავლიკა ან პნევმატიკა. ასეთი სისტემები იკვებება შეკუმშული ჰაერით ან ქიმიკატების რეაქციით. ეს შეუძლებელს ხდის ისეთივე რბილი და სწრაფი რობოტის შექმნას, როგორც ადამიანი. ჰარვარდის მეცნიერებმა აღმოფხვრა ეს ნაკლი რობოტებისთვის ხელოვნური კუნთების თვისობრივად ახალი კონცეფციის შექმნით.
ახალი კიბორგის "კუნთი" არის მრავალშრიანი სტრუქტურა, რომელშიც კლარკის ლაბორატორიაში შექმნილი ნანომილის ელექტროდები აკონტროლებენ მოქნილი ელასტომერების ზედა და ქვედა ფენებს, რაც კალიფორნიის უნივერსიტეტის მეცნიერთა აზრს წარმოადგენს. ასეთი კუნთებიიდეალურია როგორც "რბილი" ანდროიდებისთვის, ასევე ლაპაროსკოპიული ინსტრუმენტებისთვის ქირურგიაში.
ჰარვარდის მეცნიერები არ შეჩერებულან ამ შესანიშნავ გამოგონებაზე. მათი ერთ-ერთი უახლესი განვითარება არის ძაფიანი ბიორობოტი. მისი კომპონენტებია ვირთხის გულის კუნთის უჯრედები, ოქრო და სილიკონი.
ბაუხმანის ჯგუფის გამოგონება: სხვა ტიპის ხელოვნური კუნთი, რომელიც დაფუძნებულია ნახშირბადის ნანომილაკებზე
უკან 1999 წელს ავსტრალიის ქალაქ კირჩბერგში, ზამთრის საერთაშორისო სკოლის მე-13 შეხვედრაზე ინოვაციური მასალების ელექტრონული თვისებების შესახებ, მეცნიერმა რეი ბაუხმანმა, რომელიც მუშაობს Allied Signal-ში და ხელმძღვანელობს საერთაშორისო კვლევით ჯგუფს, გააკეთა პრეზენტაცია. მისი პოსტი ეხებოდა ხელოვნური კუნთების შექმნას.
დეველოპერებმა რეი ბაუხმანის ხელმძღვანელობით შეძლეს წარმოედგინათ ნახშირბადის ნანომილები ნანოქაღალდის ფურცლების სახით. ამ გამოგონების მილები ყველანაირად იყო გადახლართული და ერთმანეთში შერეული. თავად ნანოქაღალდი თავისი გარეგნობით ჩვეულებრივ ქაღალდს წააგავდა - ის შეიძლებოდა ხელში ეჭირა, ზოლებად და ნაჭრებად დაჭრა.
ჯგუფის ექსპერიმენტი გარეგნულად ძალიან მარტივი იყო - მეცნიერებმა დაამაგრეს ნანოქაღალდის ნაჭრები წებოვანი ლენტის სხვადასხვა მხარეს და ეს სტრუქტურა მარილიან ელექტროგამტარ ხსნარში ჩაუშვეს. დაბალი ძაბვის ბატარეის ჩართვის შემდეგ ორივე ნანოზოლი წაგრძელდა, განსაკუთრებით ის, რომელიც დაკავშირებულია ელექტრო ბატარეის უარყოფით პოლუსთან; შემდეგ ქაღალდი დაიხვია. ფუნქციონირებდა ხელოვნური კუნთების მოდელი.
ბაუჰმანი თავად თვლის, რომ მისი გამოგონება თვისებრივი მოდერნიზაციის შემდეგმნიშვნელოვნად გარდაქმნის რობოტიკას, რადგან ასეთი ნახშირბადის კუნთები მოქნილობისას/გაფართოებისას ქმნის ელექტრულ პოტენციალს - ისინი გამოიმუშავებენ ენერგიას. გარდა ამისა, ასეთი კუნთები სამჯერ უფრო ძლიერია ვიდრე ადამიანი, შეუძლიათ ფუნქციონირება უკიდურესად მაღალ და დაბალ ტემპერატურაზე, მათი მუშაობისთვის დაბალი დენისა და ძაბვის გამოყენებით. სავსებით შესაძლებელია მისი გამოყენება ადამიანის კუნთების პროთეზირებისთვის.
ტეხასის უნივერსიტეტი: ხელოვნური კუნთები დამზადებული სათევზაო ხაზისა და საკერავი ძაფისგან
ერთ-ერთი ყველაზე გასაოცარია ტეხასის უნივერსიტეტის კვლევითი ჯგუფის მუშაობა, რომელიც მდებარეობს დალასში. მან მოახერხა ხელოვნური კუნთების მოდელის მიღება, მისი სიძლიერითა და სიმძლავრით, რომელიც რეაქტიულ ძრავას მოგაგონებთ - 7.1 ცხ/კგ! ასეთი კუნთები ასჯერ უფრო ძლიერი და პროდუქტიულია, ვიდრე ადამიანის. მაგრამ ყველაზე გასაოცარი ის არის, რომ ისინი აშენდა პრიმიტიული მასალებისგან - მაღალი სიმტკიცის პოლიმერული სათევზაო ხაზი და საკერავი ძაფი.
ასეთი კუნთის კვება არის ტემპერატურის სხვაობა. იგი უზრუნველყოფილია ლითონის თხელი ფენით დაფარული სამკერვალო ძაფით. თუმცა, მომავალში, რობოტების კუნთები შესაძლოა იკვებებოდეს მათი გარემოს ტემპერატურის ცვლილებებით. სხვათა შორის, ეს თვისება შეიძლება გამოყენებულ იქნას ამინდისადმი ადაპტირებულ ტანსაცმელზე და სხვა მსგავს მოწყობილობებზე.
თუ პოლიმერი ერთი მიმართულებით გადატრიალდება, გაცხელებისას მკვეთრად იკუმშება და გაციებისას სწრაფად იჭიმება, ხოლო თუ საპირისპირო მიმართულებით გადატრიალდება, სრულიად საპირისპირო იქნება. ასეთ მარტივ დიზაინს შეუძლია, მაგალითად, მთლიანი როტორის როტაცია 10 ათასი ბრუნი/წთ სიჩქარით. პლუს ასეთიხელოვნური კუნთები თევზჭერის ხაზიდან, რადგან მათ შეუძლიათ შეკუმშონ მათი საწყისი სიგრძის 50%-მდე (ადამიანი მხოლოდ 20%-ით). გარდა ამისა, ისინი გამოირჩევიან საოცარი გამძლეობით - ეს კუნთი მოქმედების მილიონი გამეორების შემდეგაც არ „იღლება“!
ტეხასიდან ამურამდე
დალასელი მეცნიერების აღმოჩენამ შთააგონა მრავალი მეცნიერი მთელი მსოფლიოდან. თუმცა, მხოლოდ ერთმა რობოტმა შეძლო თავისი გამოცდილების წარმატებით გამეორება - ალექსანდრე ნიკოლაევიჩ სემოჩკინი, ბელორუსის სახელმწიფო პედაგოგიური უნივერსიტეტის საინფორმაციო ტექნოლოგიების ლაბორატორიის ხელმძღვანელი.
თავიდან გამომგონებელი მოთმინებით ელოდა Science-ში ახალ სტატიებს ამერიკელი კოლეგების გამოგონების მასობრივი განხორციელების შესახებ. ვინაიდან ეს ასე არ მოხდა, ამურის მეცნიერმა გადაწყვიტა თავის თანამოაზრეებთან ერთად გაემეორებინა მშვენიერი გამოცდილება და საკუთარი ხელით შეექმნათ ხელოვნური კუნთები სპილენძის მავთულისგან და სათევზაო ხაზისგან. მაგრამ, სამწუხაროდ, ასლი არ იყო სიცოცხლისუნარიანი.
შთაგონება Skolkovo-დან
დაბრუნება თითქმის მიტოვებულ ექსპერიმენტებზე ალექსანდრე სემოჩკინი შემთხვევით აიძულა - მეცნიერი მივიდა რობოტიკის კონფერენციაზე სკოლკოვოში, სადაც შეხვდა ზელენოგრადის თანამოაზრეს, Neurobotics კომპანიის ხელმძღვანელს. როგორც გაირკვა, ამ კომპანიის ინჟინრები ასევე დაკავებული არიან სათევზაო ხაზებიდან კუნთების შექმნით, რაც საკმაოდ სიცოცხლისუნარიანია.
სამშობლოში დაბრუნებისას ალექსანდრე ნიკოლაევიჩი განახლებული ენერგიით შეუდგა მუშაობას. თვენახევარში მან შეძლო არა მხოლოდ მუშა ხელოვნური კუნთების აწყობა, არამედ მათი გადახვევის აპარატის შექმნაც, რომელიც ამზადებდა სათევზაო ხაზის ხვეულებს.მკაცრად განმეორებადი.
ხარების ხელოვნური კუნთები
ხუთი სანტიმეტრიანი კუნთის შესაქმნელად A. N. Semochkin-ს სჭირდება რამდენიმე მეტრი მავთული და 20 სმ ჩვეულებრივი სათევზაო ხაზი. 3D პრინტით დაბეჭდილი კუნთების „წარმოების“მანქანა, სხვათა შორის, 10 წუთში ახვევს კუნთს. შემდეგ სტრუქტურა მოათავსეთ +180 გრადუს ცელსიუსზე გახურებულ ღუმელში ნახევარი საათის განმავლობაში.
ასეთი კუნთის გააქტიურება შეგიძლიათ ელექტრული დენის დახმარებით - უბრალოდ შეაერთეთ მისი წყარო მავთულთან. შედეგად, ის იწყებს გაცხელებას და სითბოს გადატანას თევზჭერის ხაზში. ეს უკანასკნელი დაჭიმულია ან იკუმშება - დამოკიდებულია კუნთის ტიპზე, რომელიც დატრიალდა მოწყობილობამ.
გამომგონებლის გეგმები
ალექსანდრე სემოჩკინის ახალი პროექტია შექმნილ კუნთებს უფრო სწრაფად დაუბრუნდეს საწყის მდგომარეობას. ამას ხელს უწყობს დენის მავთულის სწრაფი გაგრილება - მეცნიერი ვარაუდობს, რომ ასეთი პროცესი უფრო სწრაფად მოხდება წყლის ქვეშ. ასეთი კუნთის მოპოვების შემდეგ, ბელორუსის სახელმწიფო პედაგოგიური უნივერსიტეტის ანთროპომორფული რობოტი ისკანდერუსი გახდება მისი პირველი მფლობელი.
მეცნიერი თავის გამოგონებას საიდუმლოდ არ ინახავს - ის აქვეყნებს ვიდეოებს YouTube-ზე და ასევე გეგმავს სტატიის დაწერას დეტალური ინსტრუქციებით მანქანის შესაქმნელად, რომელიც ახვევს კუნთებს სათევზაო ხაზისა და მავთულისგან.
დრო არ დგას - ხელოვნური კუნთები, რომლის შესახებაც მოგახსენეთ, უკვე გამოიყენება ენდო-და ქირურგიაში.ლაპაროსკოპიული ოპერაციები. ლაბორატორია „დისნეიში“კი მათი მონაწილეობით აწყობეს მოქმედი ხელი.
