Badacze opracowali bowiem sztuczne „mięśnie” zasilane sprężonym powietrzem, które pozwalają robotom podnosić ciężary 100-krotnie przewyższające ich własną masę. Inspiracją do tej innowacji była biologia i… makaron cavatappi, a raczej jego struktura. Owocem natomiast perspektywa budowy maszyn, które są nie tylko silniejsze, ale przede wszystkim lżejsze, cichsze i zdolne do pracy w ekstremalnych warunkach, takich jak wrząca woda czy zgliszcza po katastrofach.
Sekret technologii z Arizony – makaronowa struktura HARP
Kluczem do sukcesu zespołu kierowanego przez Erica Weissmana są aktuatory typu HARP (helical anisotropically reinforced polymer). Choć nazwa brzmi skomplikowanie, sam Weissman porównuje ich wygląd do pustego w środku, skręconego makaronu. Te rurkowate struktury kurczą się i rozszerzają pod wpływem niewielkiej ilości wpompowanego powietrza, niemal idealnie naśladując pracę ludzkich mięśni.
Dlaczego to rozwiązanie jest lepsze od silników?
- Niezależność od kabli — dzięki wysokiej wydajności aktuatorów HARP, naukowcom udało się stworzyć robota kroczącego, który nie potrzebuje zewnętrznego źródła zasilania. Cały zapas energii (powietrza) niesie na sobie.
- Ekstremalna wytrzymałość — tradycyjna elektronika poddaje się w wysokich temperaturach. Mięśnie HARP mogą pracować we wrzątku, co czyni je idealnymi do inspekcji przemysłowych czy eksploracji kominów hydrotermalnych na dnie oceanów.
- Stosunek mocy do masy — robot o wadze jednego kilograma wyposażony w tę technologię mógłby teoretycznie podnieść 100-kilogramowy ciężar. W świecie silników elektrycznych o podobnych gabarytach jest to wynik nieosiągalny.
Laboratorium w Arizonie nie poprzestało na samych robotycznych mięśniach
Kolejnym fascynującym projektem jest bioniczne ramię inspirowane trąbą słonia. Dzięki swojej elastyczności, ramię to potrafi omijać przeszkody, zaglądać pod maszyny i precyzyjnie operować w ciasnych przestrzeniach zakładów chemicznych bez ryzyka uszkodzenia delikatnej aparatury.
Inżynierowie widzą dla niego zastosowanie również w rolnictwie. Miękka trąba mogłaby delikatnie przedzierać się przez gęste liście truskawek czy pomidorów, aby pomagać w zapylaniu – bez wywoływania silnych podmuchów powietrza, jakie generują drony, co często niszczy uprawy.
Czytaj też: MirrorBot to robot, który zamiast kraść uwagę, uczy nas patrzeć sobie w oczy
Technologia ta trafia również prosto do ludzi w formie egzoszkieletów wspierających plecy. Nie da się ukryć, że tradycyjne urządzenia tego typu są zazwyczaj ciężkie i niewygodne, natomiast rozwiązanie z ASU łączy elementy pasywne (elastyczne) z aktywnymi (mięśniami pneumatycznymi). Efekt? Lekka kamizelka, która pomaga przy podnoszeniu ciężarów w magazynach, ale którą można „wyłączyć” jednym przyciskiem, gdy wsparcie nie jest potrzebne, bez konieczności zdejmowania całego sprzętu.
Czytaj też: Roboty zaczynają „czuć” własne ciała. Chińczycy z kolejnym przełomem
Czy miękkość będzie przyszłością robotyki? Cóż, na pewno prace naukowców z ASU, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie PNAS, pokazują, że to drogą, której nie należy ignorować. Zwłaszcza że możliwości zastosowania są szerokie – od asystentów pomagających seniorom zdjąć produkt z wysokiej półki, przez roboty ratunkowe przeszukujące gruzowiska, aż po narzędzia wspomagające astronautów w przestrzeni kosmicznej. Pozostaje więc obserwować ich poczynania i sprawdzić, jak dalej się to rozwinie.
Źródło: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)
