Недавние достижения в области мягкой робототехники открыли возможности для создания «умных» волокон и текстиля, обладающих различными механическими, терапевтическими и носимыми свойствами. Эти ткани, запрограммированные на расширение или сжатие под действием тепловых, электрических, жидкостных или других раздражителей, могут производить движение, деформацию или силу для различных функций.
Инженеры из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Сиднее, Австралия, разработали новый класс смарт-текстиля, который может «трансформироваться» в трехмерные структуры. Несмотря на недавние достижения в разработке активного текстиля, «они либо ограничены медленным временем отклика из-за необходимости нагрева и охлаждения, либо их трудно вязать, плести или ткать в случае текстильных изделий, работающих на жидкости», — говорит Тхань Нхо. До , старший преподаватель Высшей школы биомедицинской инженерии Университета Нового Южного Уэльса, руководивший исследованием .
Чтобы преодолеть эти недостатки, команда UNSW продемонстрировала доказательство концепции миниатюрных, быстро реагирующих искусственных мышц, состоящих из длинных силиконовых трубок, заполненных жидкостью, которыми можно манипулировать с помощью гидравлического давления. Силиконовая трубка окружена внешней спиралью в качестве ограничительного слоя, препятствующего ее расширению, подобно воздушному шару. Из-за ограничения внешнего слоя возможно только осевое удлинение, что дает мышце возможность расширяться при повышенном гидравлическом давлении или сокращаться при снижении давления. Используя этот механизм, говорит До, они могут запрограммировать широкий диапазон движений , изменяя гидравлическое давление.
«Уникальная особенность наших мягких мышц по сравнению с другими заключается в том, что мы можем регулировать генерируемую ими силу, изменяя коэффициент растяжения внутренней силиконовой трубки во время их изготовления, что обеспечивает высокую гибкость для использования в конкретных приложениях», — говорит До.
Исследователи использовали простой и недорогой метод изготовления, при котором длинная тонкая силиконовая трубка вставляется непосредственно в полую микроспираль для создания искусственных мышц диаметром от нескольких сотен микрометров до нескольких миллиметров. «С помощью этого метода мы можем массово производить мягкие искусственные мышцы любого масштаба и размера — диаметр может быть до 0,5 миллиметра, а длина — не менее 5 метров», — говорит До.
Сочетание гидравлического давления, быстрого отклика, легкого веса, небольшого размера и высокой гибкости делает умный текстиль UNSW универсальным и программируемым. Согласно До, расширение и сокращение их активных тканей сходно с мышечными волокнами человека.
Эта универсальность открывает потенциальные возможности применения в мягкой робототехнике, включая структуры, меняющие форму, биомимицирующие мягкие роботы, роботы для передвижения и умную одежду. Существуют возможности для использования в качестве медицинских/терапевтических носимых устройств, в качестве вспомогательных устройств для тех, кто нуждается в помощи при передвижении, и в качестве мягких роботов для помощи в спасении и восстановлении людей, оказавшихся в замкнутом пространстве.
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com