Биороботы получили искусственные сухожилия для усиления мощности

Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) разработали революционные искусственные сухожилия, призванные значительно повысить производительность роботов, приводимых в движение живыми мышцами. Эти инновационные компоненты, изготовленные из прочного и эластичного гидрогеля, действуют как связующее звено между мышечными активаторами и синтетическими скелетами биогибридных роботов.

Внедрение искусственных сухожилий в конструкцию биороботов позволило добиться впечатляющих результатов. Эксперименты показали, что роботы, оснащенные новой мышечно-сухожильной системой, демонстрируют увеличение скорости в три раза и повышение силы в 30 раз по сравнению с аналогичными устройствами, работающими без искусственных сухожилий. Кроме того, новая система сохраняет свою эффективность на протяжении более 7000 циклов сокращения мышц, демонстрируя выдающуюся долговечность.

Разработка искусственных сухожилий открывает новые горизонты для создания разнообразных биогибридных роботов. Благодаря модульности новой мышечно-сухожильной единицы, ее можно легко адаптировать для широкого спектра применений, от миниатюрных хирургических инструментов до автономных разведывательных машин. Исследователи отмечают, что такая модульность упрощает разработку и интеграцию мышечных приводов в различные роботизированные платформы.

«Мы рассматриваем искусственные сухожилия как сменные коннекторы между мышечными активаторами и роботизированными скелетами», — поясняет ведущий автор исследования Риту Раман, доцент кафедры машиностроения MIT. «Такая модульность может облегчить проектирование широкого спектра роботизированных приложений, от микрохирургических инструментов до адаптивных, автономных исследовательских машин».

Применение искусственных сухожилий также способствует повышению энергетической эффективности роботов. Сообщается, что новая система увеличила соотношение мощности к весу в 11 раз, что означает, что для выполнения той же работы требуется значительно меньше мышечной массы. Это особенно важно для создания компактных и легких роботов, способных работать в сложных условиях.

«Вам нужен лишь небольшой активатор, который будет интеллектуально подключен к скелету», — добавляет Раман. «Обычно, если мышца очень мягкая и присоединена к чему-то с высоким сопротивлением, она просто порвется, прежде чем что-либо сможет переместить. Но если присоединить ее к чему-то вроде сухожилия, которое может сопротивляться разрыву, она сможет эффективно передавать свою силу через сухожилие и перемещать скелет, который в противном случае не смогла бы двигать».

Биоинженер Симоне Шюрле-Финке из ETH Zürich, не принимавшая участия в исследовании, высоко оценила разработку, отметив, что «жесткие гидрогелевые сухожилия создают более физиологическую архитектуру мышца-сухожилие-кость, что значительно улучшает передачу силы, долговечность и модульность». Она считает, что это приближает область к созданию биогибридных систем, которые могут работать повторяемо и в конечном итоге функционировать вне лаборатории.