Исследователи из MIT Media Lab и Политехнического университета Бари (Politecnico di Bari, Италия) разработали искусственные мышечные волокна, которые приближаются по характеристикам к биологическим мышцам. Эти волокна могут быть использованы в робототехнике и протезировании, обеспечивая сочетание силы, быстроты реакции, масштабируемости и контроля.
Новые электрофлюидные мышечные волокна представляют собой электрически управляемые актуаторы в формате волокон. Они объединяют две технологии: тонкие актуаторы МакКиббена (мягкие приводы, состоящие из эластичной трубки в плетёной оболочке, которые сокращаются при подаче воздуха в классическом исполнении, имитируя работу биологических мышц), приводимые в действие жидкостью, и миниатюрные твердотельные насосы на основе электрогидродинамики (EHD). Эти насосы создают давление в замкнутой системе без движущихся частей и внешнего источника жидкости.
Ранее использование жидкостных актуаторов ограничивалось громоздкими и шумными гидравлическими системами. Интеграция EHD-насосов позволила создать компактные и лёгкие системы. Насосы, весом всего несколько граммов, могут быть изготовлены в больших количествах и легко масштабируются. Волокна объединены в замкнутую жидкостную цепь, где один насос управляет двумя актуаторами МакКиббена, создавая антагонистическую конфигурацию, аналогичную биологическим мышцам.
Для предотвращения кавитации (образования пузырьков пара) в насосах система была предварительно прессуризирована (под давлением выше атмосферного). Это позволило достичь оптимального диапазона давления для максимального сокращения мышц или более быстрого отклика.
Эти волокна могут быть особенно полезны в носимых устройствах, таких как экзоскелеты или устройства для восстановления подвижности. Принципы разработки также применимы к другим жидкостным роботизированным системам, где требуется замена внешних насосов на внутренние.
Работа была поддержана Европейским исследовательским советом и консорциумом MIT Media Lab.
