ХАСЕЛ-уредите се следната генерација вештачки мускули што се лекуваат сами

115

Во подрумот на Инженерскиот центар во ЦУ „Боулдер“, група истражувачи работат на креирање на следната генерација роботи. Но, наместо метални роботи, како што ги замислуваат повеќемина, овие роботи се направени од меки материјали, кои реагираат на применетиот електричен напон, при што се овозможуваат широк спектар движења.

Ваквиот вид „меки“ роботи содржат огромен потенцијал за примени во иднината, бидејќи тие можат да се приспособуваат на динамичните средини и се добро приспособени за тесно да комуницираат со луѓето. Меките уреди можат да вршат различни задачи, вклучувајќи подигање деликатни предмети, како што се на пример малина или јајце, но и кревање тешки предмети. Централен предизвик во областа позната како „мека роботика“ е недостигот од актуатори, или „вештачки мускули“ што можат да ги реплицираат флексибилноста и перформансите на вистинските мускули.

 

„Кеплингер рисрч груп“ на Колеџот за инженерство и применета наука разви нова класа меки електрично активирани уреди, способни да ги имитираат контракција и ширењето на природните мускули. Овие уреди, кои можат да бидат изградени од широк спектар материјали од ниски цена, се способни да ги почувствуваат своите движења и да самозаздрават од електричното оштетување, што претставува голем напредок во меката роботика. Новоразвиените хидраулични засилувачки самолекувачки електростатски актуатори, или ХАСЕЛ, ги избегнуваат крупните крути клипови и мотори на конвенционалните роботи и ги заменуваат со меки структури, кои ги надминуваат или изедначуваат силата, брзината и ефикасноста на биолошкиот мускул. Нивната разновидност може да овозможи развој на вештачките мускули за луѓето, поточно да се создадат нова генерација протетски екстремитети.
Три различни дизајни на ХАСЕЛ-актуаторите се детално образложени во одделни истражувачки трудови што се појавуваат во списанијата „Наука“ и „Наука на роботиката“.ќ

– Ние црпиме инспирација од вчудовидувачките способности на биолошкиот мускул. ХАСЕЛ-актуаторите ја синергираат силата на флуидните и меките електростатични актуатори и на тој начин ги комбинираат флексибилноста и перформансот на вештачкиот мускул. Исто како и биолошкиот мускул, ХАСЕЛ-актуаторите можат да ги репродуцираат адаптибилноста на краците на октоподот, брзината на колибрито и силата на слонот – вели Кристоф Кеплинг, автор на двата труда, доцент на Машинскиот факултет во Колорадо и соработник на Програмата за материјали и наука и инженерство.

Еден дел од уред опишан во списанието „Наука“ се состои од школка од еластомер, исполнета со електрично изолирачка течност (како на пример масло од канола), која е закачена на пар спротивни електроди. Кога се пушта напон, течноста се поместува и ја придвижува промената на обликот на меката школка. Како пример за една можна примена, истражувачите позиционираа неколку од овие актуатори еден спроти друг, со што при електрична активација се создава ефект на зграпчување. При исклучување на напонот, стисокот се ослободува. Друг ХАСЕЛ-дизајн е изработен од слоеви високорастегливи јонски проводници, кои создаваат сендвич со слој течност, кој се проширува и стега линеарно при негова активација. На тој начин може да крене галон вода или да мрда механичка рака што држи бејзбол-палка. Покрај тоа што хидрауличната течност овозможува разновидни движења, употребата на течен слој за изолација служи за лекување актуатори од електрично оштетување. Другите меки актуатори контролирани со висок напон, попознати како диелектрични еластомерни активатори, користат цврст изолациски слој, кој не успева да заштити од електрично оштетување. Спротивно на тоа, течениот слој на ХАСЕЛ-актуаторите веднаш ги обновува изолациските својства по електрично оштетување. Оваа издржливост им овозможува на истражувачите сигурно да ги направат уредите за да издржат поголеми количества сила.

– Материјалите се евтини и компатибилни со тековните техники на индустриското производство. Ние можеме да ги направиме овие уреди за околу 10 центи дури и сега – вели Николас Келарис, докторанд од „Кеплингер груп“ и главен автор на студијата „Научна роботика“.

Разновидноста и едноставноста на ХАСЕЛ-технологијата може да имаат широкораспространета индустриска примена сега, но и во иднина.