Umělé svaly bez motorů: Roboti se budou pohybovat tiše a přirozeně jako lidé

Vědci z MIT Media Lab a italského Politecnico di Bari vyvinuli umělá svalová vlákna, která slibují revoluci v robotice. Jejich cílem je dosáhnout síly, rychlosti a kontroly přirozených svalů, aniž by se spoléhali na objemné motory nebo externí čerpadla.

Vědci z MIT Media Lab a italského Politecnico di Bari vyvinuli umělá svalová vlákna, která slibují revoluci v robotice. Jejich cílem je dosáhnout síly, rychlosti a kontroly přirozených svalů, aniž by se spoléhali na objemné motory nebo externí čerpadla. Tento systém by mohl zásadně změnit způsob konstrukce robotů a nositelných zařízení, což otevírá cestu k nové generaci technologií, které budou lépe interagovat s lidmi.

Jádrem inovace jsou elektrofluidní vláknité svaly, což jsou elektricky poháněné aktuátory navržené ve formátu vláken. Na rozdíl od konvenčních robotických systémů, které závisí na pevných motorech, se tato vlákna smršťují a prodlužují podobně jako biologické svaly. Každé vlákno kombinuje dvě technologie: umělý sval poháněný kapalinou, známý jako tenký McKibbenův aktuátor, a miniaturizované polovodičové čerpadlo založené na elektrohydrodynamice. Toto čerpadlo generuje tlak uvnitř uzavřeného kapalinového systému bez pohyblivých částí, čímž eliminuje potřebu externích hydraulických systémů.

Tento přístup řeší zásadní omezení v oblasti měkké robotiky. Tradiční systémy poháněné kapalinou se spoléhají na těžkou, objemnou a často hlučnou hydraulickou infrastrukturu, což ztěžuje jejich integraci do mobilních nebo nositelných systémů. Tým vědců tento problém překonal zabudováním milimetrových čerpadel přímo do vláken. Tato čerpadla generují tlak vstřikováním náboje do dielektrické kapaliny, čímž vytvářejí ionty, které kapalinu posouvají. Výsledkem je lehký, škálovatelný systém, který může pracovat zcela tiše.

Vědci se inspirovali i biologií a uspořádali vlákna do antagonistických párů, kde se jedno smršťuje, zatímco druhé prodlužuje, podobně jako fungují bicepsy a tricepsy. Toto uspořádání nebylo zvoleno pouze pro biomimikry, ale také proto, že umožnilo ukládat kapalinu přímo uvnitř svalového designu. Spojením vláken do uzavřeného okruhu systém odstraňuje potřebu externí nádrže na kapalinu, což bylo dlouhodobou překážkou pro využití elektrohydrodynamických čerpadel v reálných robotech.

Tato technologie má potenciál výrazně posunout vývoj robotiky směrem k přirozenějším a tišším pohybům, což je klíčové pro roboty, kteří budou pracovat v těsné blízkosti lidí, například v domácnostech nebo ve zdravotnictví. Díky své kompaktnosti a tichému provozu se umělé svaly mohou stát základem pro novou generaci nositelných zařízení a kompaktních robotických konstrukcí, které budou efektivnější a uživatelsky přívětivější.