Разработаны искусственные мышцы с встроенными электрическими насосами

Исследователи из Медиалаборатории Массачусетского технологического института и Политехнического университета Бари разработали электрофлюидные мышечные волокна, которые работают без внешних насосов и двигателей. Результаты работы опубликованы в журнале Science Robotics.

Новая система объединяет тонкие приводы Маккиббена с миниатюрными твердотельными насосами на основе электрогидродинамики. Насосы миллиметрового размера создают давление путем введения заряда в диэлектрическую жидкость, при этом не содержат движущихся частей. Толщина устройств сопоставима с зубочисткой, вес составляет несколько граммов.

Волокна организованы в антагонистические пары по аналогии с биологическими мышцами. Насос расположен между двумя приводами Маккиббена и подает жидкость в один из них, вызывая сокращение, одновременно расслабляя второй. Замкнутый контур исключает необходимость во внешнем резервуаре, что ранее ограничивало применение электрогидродинамических насосов в робототехнике.

Для предотвращения кавитации исследователи установили смещенное давление, при котором давление на входе в насос не опускается ниже давления насыщенного пара. Регулировка этого параметра позволяет настраивать систему на скорость реагирования или максимальное сокращение.

Команда продемонстрировала несколько конфигураций: рычаг, запускающий объекты за 0,2 секунды, пучок волокон, поднимающий 4 килограмма, и роботизированную руку с парой бицепс-трицепс. Устройства работают бесшумно и сохраняют гибкость при контакте с человеком.

Разработка может применяться в экзоскелетах и вспомогательных устройствах для восстановления двигательных функций.