Ученые создали роботизированную ногу с искусственными мышцами

Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Института интеллектуальных систем Макса Планка утверждают, что совершили прорыв и создали роботизированную ногу, которая двигается с помощью искусственных мышц.

Роботическая конечность, вдохновленная наблюдениями за человеком и животными, может уклоняться от препятствий и прыгать по гальке и песку. Кроме того, разработка способна совершать высокие прыжки и быстрые движения, не прибегая к помощи сложных датчиков.

Читайте по теме:

Ученые придумали, как управлять роботом с помощью гриба

Роботы осваивают новые «профессии» — от массажиста до помощника по дому

Нога также потребляет намного меньше энергии, чем роботы, работающие на двигателях, сообщают ученые. Они добавляют, что несмотря на то, что технология только появилась, она может открыть новые возможности для будущих гуманоидных роботов с искусственными мышцами.

Исследование под авторством докторантов Томаса Бюхнера и Тошихико Фукусимы будет опубликовано в научном журнале Nature Communications.

Что такое искусственные мышцы?

Робототехнический сектор привлек большое внимание инвесторов в этом году. Банк Goldman Sachs прогнозирует, что рынок гуманоидных роботов достигнет $38 млрд к 2035 году.

В число европейских стартапов, занимающихся гуманоидными роботами, входят норвежский ИИ-стартап 1X и швейцарские стартапы (и филиалы Швейцарской высшей технической школы Цюриха) ANYbotics, создающий четырехногого робота для использования в промышленных целях, и Mimic, разрабатывающий роботические руки с искусственным интеллектом.

Однако ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Института интеллектуальных систем Макса Планка считают, что, в отличие от обычных роботических конечностей, нога двигается аналогично тому, как это делают в реальной жизни люди и животные. У нее есть сгибающая и разгибающая мышцы, благодаря чему она может двигаться в обоих направлениях.

Эти искусственные мышцы называются электрогидравлическими приводами (ученые используют термин HASELS), которые прикреплены к скелету сухожилиями. Обычные роботические ноги управляются с помощью электромагнитных роторных двигателей.

Различие между роботической ногой, управляемой электромоторным двигателем и электрогидравлической мышцей. Диаграмма: Sifted

По сути искусственные мышцы представляют собой пластиковые пакеты, наполненные маслом, — совсем как те, в которых замораживают лед. Примерно половина каждого пакета покрыта черным электродом из проводящего материала.

«Как только мы подаем напряжение на электроды, они притягиваются друг к другу за счет статического электричества. Примерно как волосы прилипают к воздушному шарику, который потерли о голову — это тоже действует статическое электричество», — объясняет Бюхнер. Если напряжение увеличить, электроды притянутся ближе и вытолкнут масло из одной стороны пакета, что сделает пакет короче.

Эти приводы работают по такому же принципу, что и человеческие мышцы: пока одна мышца сокращается, другая растягивается.

Новые возможности

Индустрия искусственных мышц (электрогидравлических приводов) появилась всего лишь 6 лет назад, и исследователи признают, что необходимо пройти еще большой путь, чтобы технология превзошла самых продвинутых гуманоидных роботов на рынке.

«По сравнению с шагающими роботами на электрических двигателях, наша система все еще ограничена. Сейчас нога прикреплена к стержню, она прыгает по кругу и пока не может свободно передвигаться», — говорит Роберт Кацшман, профессор лаборатории мягкой робототехники в Швейцарской высшей технической школе Цюриха. Он также сообщает, что конечность пока не может питаться от мобильных аккумуляторов.

Читайте по теме:

Роботы станут полезнее, если научатся «слышать»

Эта система позволит роботам делать уборку без помощи человека

Однако если поработать над этими ограничениями, искусственные мышцы могут позволить настоящим роботам ходить по более неровной поверхности, благодаря способности адаптироваться и вносить мельчайшие корректировки в движения.

Ученые утверждают. что электрическим двигателям необходимы датчики, чтобы постоянно получать информацию о том, под каким углом находится роботическая нога. Меж тем, искусственная мышца сама находит правильное положение, взаимодействуя с внешней средой.

«Если объединим роботическую ногу с четырехногим или двуногим роботом, когда-нибудь мы сможем использовать получившуюся машину как робота-спасателя», — рассказывает Кацшман.

Источник.

Фото на обложке: MPI for Intelligent Systems