Naukowcy z MIT Media Lab i Politecnico di Bari opracowali nowe, ciche, sztuczne włókna mięśniowe do robotów, potencjalnie zmieniając ruch robotów i przenośne urządzenia wspomagające. Technologia ta, znana jako mięśnie włókien elektroprzepływowych, została szczegółowo opisana w artykule opublikowanym w Science Robotics.
Zespół badawczy, kierowany przez studenta MIT Ozguna Kilica Afsara i profesora Politecnico di Bari Vito Cacucciolo, łączy dwie technologie: cienkie siłowniki McKibbena i zminiaturyzowane pompy elektrohydrodynamiczne (EHD). System ten umożliwia poruszanie się bez silników i pomp zewnętrznych oraz rozwiązuje ograniczenia, z jakimi borykały się wcześniej miękkie roboty napędzane płynem.
Pompy EHD działają poprzez wytwarzanie ciśnienia w szczelnej komorze płynu, umożliwiając ruch bez żadnych części mechanicznych. Każda pompka EHD jest lekka, waży zaledwie kilka gramów i ma grubość porównywalną z wykałaczką. Dzięki zastosowaniu antagonistycznej konstrukcji, w której jeden siłownik kurczy się, a drugi rozluźnia, system naśladuje interakcję ludzkich mięśni.
Afsar stwierdził: „Nie wybraliśmy tej konfiguracji po prostu ze względu na biomimikrę, ale dlatego, że potrzebowaliśmy sposobu na przechowywanie płynu w konstrukcji mięśnia”. Taka konfiguracja eliminuje wymóg stosowania zewnętrznego zbiornika płynu, co ogranicza zastosowanie robotów napędzanych płynem poza środowiskami laboratoryjnymi.
Włókna można układać w różne konfiguracje, przypominające biologiczną tkankę mięśniową, co umożliwia ściślejsze upakowanie w systemach robotycznych. Demonstracje technologii obejmowały parę bicepsów i tricepsów sterującą ramieniem robota wydrukowanym w 3D oraz ramieniem dźwigni zdolnym do wystrzeliwania obiektów w zaledwie 100 milisekund.
Herbert Shea, profesor w Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, pochwalił tę pracę jako znaczący postęp w dziedzinie miękkiego uruchamiania. Zauważył: „Brak ruchomych części pompy powoduje, że te mięśnie milczą, co jest główną zaletą urządzeń protetycznych i odzieży wspomagającej”.
Zespół MIT-Politecnico przewiduje, że te sztuczne mięśnie można wykorzystać do różnych zastosowań, od egzoszkieletów zaprojektowanych do pomocy w podnoszeniu ciężkich ładunków po urządzenia mające na celu przywracanie zręczności. Cacucciolo dodał: „Wszędzie tam, gdzie stosowane są siłowniki strumieniowe lub gdzie inżynierowie chcą zastąpić pompy zewnętrzne wewnętrznymi, te zasady projektowania można zastosować w szerokiej gamie systemów robotycznych napędzanych płynem”. Badania uzyskały wsparcie Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych i wielosponsorowanego konsorcjum MIT Media Lab.
