Revoluce v robotice: Nový umělý sval se sám léčí, mění tvar a je recyklovatelný s 91% účinností

Vědci ze Soulské národní univerzity vyvinuli nový typ umělého svalu, který dokáže měnit svůj tvar přímo během provozu, sám se opravit po poškození a být opakovaně použit.

Vědci ze Soulské národní univerzity vyvinuli nový typ umělého svalu, který dokáže měnit svůj tvar přímo během provozu, sám se opravit po poškození a být opakovaně použit. Tato inovace by mohla otevřít zcela nové možnosti pro adaptivní roboty a flexibilní zařízení příští generace.

Tým vytvořil nový dielektrický elastomerový aktuátor (DEA) s využitím fázově přechodného ferrofluidního materiálu. Ten se za pokojové teploty chová jako pevná látka, ale při vystavení teplu nebo magnetickým polím se stává tekutým. Díky tomu lze vnitřní strukturu elektrod aktuátoru přetvarovat i po jeho výrobě. Konvenční DEA, často označované jako umělé svaly pro jejich schopnost rychle a přesně převádět elektrickou energii na pohyb, jsou omezeny pevnými vzory elektrod vytištěnými během výroby. To znamená, že po sestavení mohou vykonávat pouze jeden přednastavený pohyb. Nový systém tuto limitaci překonává tím, že umožňuje elektrodám se dělit, spojovat a pohybovat ve trojrozměrném prostoru, zatímco zařízení pracuje.

Jediný aktuátor tak může v reálném čase přepínat funkce a provádět různé pohyby, jako je ohýbání, expanze nebo přemosťování obvodů. To by mohlo výrazně snížit složitost výroby v oblasti měkké robotiky, kde je dnes mnoho zařízení konstruováno pro úzce specializované, jednorázové úkoly. Místo výměny komponent by se budoucí roboti mohli sami rekonfigurovat podle měnících se úkolů. Profesor Jeong-Yun Sun zdůrazňuje, že tato studie představuje průlom v transformaci tradičně statických a pasivních elektrod na „živé, programovatelné prvky“, což položí klíčový základ pro udržitelnou měkkou robotiku nové generace.

Vědci navrhli aktuátor také tak, aby se dokázal zotavit po řezech nebo elektrickém selhání. Pokud je část elektrody poškozena, okolní materiál se může přeměnit do tekuté formy, aby znovu propojil přerušené cesty nebo obešel selhané sekce. To znamená, že robotický systém může pokračovat ve fungování i po incidentech, které by běžné měkké aktuátory vyřadily z provozu. Tato vlastnost by mohla být obzvláště užitečná v náročných průmyslových prostředích. Tým rovněž prokázal recyklovatelnost: na konci životnosti zařízení lze elektrodový materiál extrahovat v tekuté formě a vstříknout do nového systému. I po opakovaných cyklech opětovného použití vědci zaznamenali přibližně 91% obnovu se stabilním výkonem.

Profesor Ho-Young Kim dodává, že z hlediska mechanického inženýrství vyžaduje dosažení vysokého stupně volnosti u měkkých robotů, podobně jako u lidských svalů, strukturální flexibilitu. Díky interdisciplinární integraci s materiálovým inženýrstvím se podařilo demonstrovat, že jediná robotická struktura může generovat prakticky neomezené režimy pohybu. Mezi možné budoucí využití patří robotické ruce s přirozenějším pohybem, samoopravné stroje, měnící se displeje a flexibilní elektronika, kterou lze přestavět namísto vyhození. Tato práce podtrhuje rostoucí snahy o to, aby roboti byli adaptabilnější, odolnější a udržitelnější, a to kombinací materiálové vědy s mechanickým inženýrstvím.