ساخت ماهیچه مصنوعی با قابلیت تنظیم سفتی و خودحسگری

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، پژوهشگران دانشگاه کوئین مری لندن ماهیچه مصنوعی ساختند که با اعمال ولتاژ می‌تواند سفتی خود را تنظیم کند. همچنین این ماهیچه قابلیت خودحسگری دارد.

در مقاله‌ای که باعنوان “An Electric Self Sensing and Variable-Stiffness Artificial Muscle” در نشریه Advanced Intelligent Systems منتشر شده است، محققان دانشگاه کوئین مری لندن با توسعه نوع جدیدی از ادوات الکتریکی پیشرفت چشمگیری در زمینه بیونیک داشته‌اند. آن‌ها ماهیچه مصنوعی با سفتی متغیر ساختند که دارای قابلیت خود حسگری است. این فناوری نوآورانه این پتانسیل را دارد که انقلابی در رباتیک نرم و کاربرد‌های پزشکی ایجاد کند.

سخت شدن انقباض عضلانی نه تنها برای افزایش قدرت ضروری است، بلکه واکنش‌های سریع را در موجودات زنده ممکن می‌سازد. تیم محققان دانشکده مهندسی و علوم مواد دانشگاه کوئین مری لندن با الهام از طبیعت، با موفقیت یک عضله مصنوعی ایجاد کرده‌اند که به طور یکپارچه بین حالت‌های نرم و سخت تغییر وضعیت می‌دهد و در عین حال دارای توانایی قابل توجهی در حس نیرو‌ها و تغییر شکل است.

ژانگ از محققان این پروژه می‌گوید: توانمندسازی روبات‌ها، به‌ویژه آن‌هایی که از مواد انعطاف‌پذیر ساخته شده‌اند، با قابلیت‌های خود حسگری، گامی اساسی به سوی هوش بیونیک واقعی است.

عضله مصنوعی پیشرفته که توسط محققان توسعه یافته است، انعطاف‌پذیری و کشش‌پذیری مشابه ماهیچه‌های طبیعی را نشان می‌دهد، که آن را برای ادغام در سیستم‌های رباتیک نرم پیچیده و سازگاری با اشکال هندسی مختلف ایده‌آل می‌کند. با توانایی تحمل بیش از ۲۰۰٪ کشش، این عملگر انعطاف پذیر دوام فوق العاده‌ای را نشان می‌دهد.

با اعمال ولتاژ‌های مختلف، این عضله مصنوعی می‌تواند به سرعت سفتی خود را تنظیم کند و به مدولاسیون پیوسته با تغییر سفتی بیش از ۳۰ برابر دست یابد. ماهیت ولتاژ محور آن مزیت قابل توجهی از نظر سرعت پاسخ نسبت به سایر انواع ماهیچه‌های مصنوعی دارد. علاوه بر این، این فناوری جدید می‌تواند تغییر شکل خود را از طریق تغییرات مقاومت کنترل کند و مکانیسم‌های کنترلی را ساده‌تر کند و در عین حال هزینه‌ها را کاهش دهد.

فرآیند ساخت این عضله مصنوعی خود حسگر، ساده و قابل اعتماد است. نانولوله‌های کربنی با سیلیکون مایع با استفاده از فناوری پراکندگی اولتراسونیک مخلوط می‌شوند و با استفاده از یک اپلیکاتور فیلم به طور یکنواخت پوشش داده می‌شوند تا کاتد به صورت لایه‌ای نازک ایجاد شود، که به عنوان بخش حسگر عضله مصنوعی نیز عمل می‌کند. آند مستقیماً با استفاده از یک مش فلزی نرم ساخته می‌شود و لایه عملگر بین کاتد و آند قرار می‌گیرد. پس از خشک شدن مواد مایع، یک ماهیچه مصنوعی با سفتی متغیر خود حسگر کامل تشکیل می‌شود.

این مطالعه پیشگامانه انجام شده توسط محققان دانشگاه کوئین مری لندن، نقطه عطف مهمی در زمینه بیونیک است. آن‌ها با توسعه عضلات مصنوعی الکتریکی خود حسگر، راه را برای پیشرفت در رباتیک نرم و کاربرد‌های پزشکی هموار کردند.