تبدیل الکتریسیته به حرکت با ماهیچه های رباتیک کم مصرف

محرک ها دستگاه‌هایی هستند که وظیفه تبدیل انرژی به حرکت فیزیکی (درست مانند ماهیچه‌ های انسان) را بر عهده دارند و آنها را به اجزای حیاتی در سیستم‌های مختلف از جمله سیستم‌های مکانیکی، الکتریکی و الکترومکانیکی تبدیل می‌کنند.

به گزارش تکناک، اما تا به حال، توسعه فعلی محرک ها، به دلیل بازه زمانی کوتاه عملکردشان،‌ آنها را با اکثر برنامه های مدرن ناسازگار کرده است.

اکنون، محققان Scuola Superiore Sant’Anna به دنبال تغییر این موضوع هستند. نتایج می تواند برای همیشه انقلابی در نحوه استفاده از محرک ها ایجاد کند و به طور قابل توجهی صنایعی را که می توان از آنها استفاده کرد، گسترش داد.

انقباضات مختصر عضلانی محرک ها را محدود می کند

به طور سنتی، مهندسان از ساختارهای چند ماده ای مانند جیب های تشکیل شده از فیلم های پلاستیکی انعطاف پذیر که با پلاستیک های رسانا پوشانده شده و با روغن پر شده اند، به عنوان روشی ساده برای توسعه محرک های نرم استفاده می کنند. این فرآیند مشابه یک عضله واقعی عمل می کند: فیلم پاکت را منقبض می کند و وقتی مایع را به صورت الکتریکی فعال می کند، جابه جا می شود.

از این تکنیک می توان برای ایجاد سطوح لمسی، اپتیک قابل تغییر یا عضلات مصنوعی برای ربات ها استفاده کرد. با این وجود، این رویکرد دارای اشکالات جدی بود: استفاده از فعال سازی الکتریکی مداوم به انقباضات مختصر عضلانی محدود می شد که مانع مهمی برای استفاده در دنیای واقعی بود.

به همین دلیل است که محققان تکنیک جدیدی را در نظر گرفته‌اند که به نظارت دقیق نیرو در این دستگاه‌ها اجازه می‌دهد، عملکرد آنها را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد و دوره زمانی را که می‌توانند کار کنند افزایش می‌دهد.

محقق ارشد این مطالعه Ion-Dan Sîrbu توضیح داد: در طول تحقیقاتم بر روی ترکیبات رایج مواد، من یک فیلم پلاستیکی را آزمایش کردم که یک دانشجوی دکترا به نام دیوید پرنینگر، برای کار خود روی عضلات مصنوعی زیست تخریب پذیر از آن استفاده کرد. به محض اینکه متوجه شدیم که مواد می توانند نیروی ثابتی را برای دوره های خودسرانه طولانی حفظ کنند، ما متوجه شدیم که کشف مهمی انجام داده ایم.

علاوه بر این، دانشمندان با استفاده از ترکیبات مواد شناسایی‌شده، انواع ماهیچه‌ (muscle : contractile soft tissue of animals) های مصنوعی، اپتیک‌های گرادیان متغیر و نمایشگرهای لمسی را ساخته و با موفقیت کار کرده‌اند.

اکنون، زمینه‌های دستگاه‌های کمکی، ماشین‌های خودکار و ربات‌های متحرک برای اکتشافات زمینی، دریایی و فضایی به دلیل درک مکانیسم‌های اساسی محرک‌های نرم که توسط این مطالعه ایجاد شده‌اند، می‌توانند به طور قابل توجهی پیشرفت کنند.

این به این دلیل است که همه این صنایع به دنبال راه حل های مقرون به صرفه و با کارایی بالا هستند که می توانند حداقل مصرف انرژی و اثرات منفی کمتری بر محیط زیست به منظور اهداف پایداری تضمین کنند.

دیوید پرنینگر، نویسنده اول این مطالعه اضافه کرد: زیبایی مدل ما در سادگی آن است و این که به محرک های موجود محدود نمی شود. ما معتقدیم که نتایج ما ابزاری ساده اما قدرتمند برای طراحی و بررسی سیستم های جدید در اختیار جامعه علمی قرار می دهد.

پرنینگر همچنین توضیح داد که علاوه بر بهبود عملکرد این فناوری، تحقیقات این تیم امکان شناسایی ترکیبات موادی را فراهم می‌کند که می‌توانند مصرف انرژی را تا هزار برابر کاهش دهند.

این مطالعه در مجله Nature Electronics منتشر شده است.