Как нарастить искусственные мышцы?

Как нарастить искусственные мышцы?. 6949.jpegСегодня много говорят о технологических проектах, например, автопилотах для автомобилей или термоядерной энергетике, которые серьезно изменят нашу жизнь. Но есть, на первый взгляд, и неброские идеи, внедрение которых может привести к едва ли не более радикальным переменам в быту людей. Лучший пример таких грядущих инноваций — искусственные мышцы.

Очень хваткие ленты

Доктор Йозеф Бар-Коэн из лаборатории реактивного движения NASA (США) уже 20 лет занимается созданием искусственных мышц на основе электроактивных полимеров (electroactive polymer — EAP). Еще в 2001 году его лаборатория могла похвастаться двумя типами искусственных мускулов. Один из них — это полимерные ленты из углерода, кислорода и фтора. При подаче электрического тока распределение зарядов на поверхности такой ленты меняется. И она начинает изгибаться. Лаборатория доктора Бар-Коэна уже демонстрировала журналистам манипулятор, состоящий из четырех "хватких" лент. Устройство умеет обхватить небольшой предмет и поднять его с земли. Теперь о том, как действуют устройства второго типа. Пластины EAP свернуты в трубочки наподобие листьев табака в сигаре. При подаче напряжения трубочки сжимаются и сдавливают эластичную сердцевину, заставляя ее вытягиваться. В NASA надеются, что такие устройства могут быть использованы в новом поколении планетоходов. Например, в одном из проектов предлагается, вместо отправки тяжелых колесных аппаратов, разбросать вокруг точки посадки сотни шариков с датчиками, адаптерами беспроводной сети и приводами на основе искусственных мышц второго типа, которые позволят таким шарикам перепрыгивать с места на место. Это даст возможность быстро обследовать сразу целую территорию.

Читайте также: Лазер лечит тяжелые заболевания глаз

Армрестлинг с искусственной рукой

Два года назад Бар-Коэн решился на небольшое шоу для популяризации своих разработок — турнир по армрестлингу с искусственной рукой. Выбор соперника, а точнее соперницы, устроители турнира предоставили телевизионщикам. И те предпочли американскую старшеклассницу Панну Фелсен, которая основала в своей школе в Сан-Диего клуб робототехники. Ей предстояло побороться с тремя искусственными руками по правилам, приближенным к классическим. За их соблюдением следили двое профессиональных борцов-армрестлеров. Шоу удалось на славу. Правда, оно немного остудило некоторые горячие головы. Ведь ни одна искусственная рука не выстояла против красивой, но хрупкой девушки…Первым ее соперником стал манипулятор от американской компании Environmental Robots Incorporated с двумя искусственными мускулами. Поединок продлился 24 секунды. Второй и третий соперники выдержали всего 3-4 секунды. Турнир выявил кроме "силовых проблем", которые всегда можно решить наращиванием числа полимерных пластин, и другие серьезные недостатки аппаратов. Например, третья искусственная рука использовала для активации полимера химические процессы. По мнению ее разработчиков, такое решение намного более естественно для будущей реализации искусственных мышц. Однако в ходе шоу проявилась медлительность химического механизма активации. Искусственная мышца "прозевала", начав работать лишь спустя несколько секунд после начала поединка.

Как нарастить искусственные мышцы?. 6948.jpegЭлектромускульная броня

Благородные научные интересы специалистов вроде доктора Йозефа Бар-Коэна не идут ни в какое сравнение с объемами финансирования и техническими возможностями лабораторий, которые работают на военных, вроде BAE Systems (США). Эта компания выполняет заказы практически для всех технически развитых государств. Занимается она испытаниями на прочность защитных систем: брони, пуленепробиваемых стекол, бронежилетов. Американские технологи решили использовать принцип EAP для создания "брони со множественными напряжениями". По мысли разработчиков, этот новейший технологический продукт будет представлять собой многослойную структуру из большого числа полимерных лент с вкраплением микрочастиц прочной керамики и определенным образом ориентированных намагниченных частиц. Пуля, которая попадет в такую "чудо-броню", вызовет начальную деформацию и приведет к резкому смещению намагниченных частиц. За счет индукции возникнет короткий электрический импульс. А он в свою очередь заставит полимерные ленты сжиматься, резко повышая прочность брони, поскольку частицы вкрапленной бронекерамики имеют определенный силуэт, позволяющий им при сжатии сцепляться в сплошное покрытие. Главное достоинство этой системы в том, что максимальная "плотность" брони образуется как раз в точке попадания пули, постепенно уменьшаясь по сторонам. В результате кинетическая энергия пули равномерно распределяется почти по всей площади бронежилета. Броня получилась хоть и объемнее, но намного легче современных аналогов. Если раньше автоматная очередь в бронежилет не убивала человека, но выводила его из строя минимум на несколько часов, то новая защитная система не оставит даже гематом на теле солдата. Итак, к настоящему времени искусственные мускулы используются в основном в специфических областях, традиционно имеющих мощную государственную поддержку. Гражданские же исследования отстают от военных. Разработчики искусственных мышц тщательно охраняют секреты их производства. В какой-то момент положение оказалось столь вопиющим, что группа Бар-Коэна открыто опубликовала несколько технологий изготовления электроактивных полимеров, чтобы к работе подключилось больше исследователей. Первые общедоступные устройства на основе искусственных мышц появятся уже в 2010–2020 годы. Может быть, это будут недорогие самодвижущиеся роботы. Либо медицинские протезы или снаряжение для туристов-экстремалов. Или, например, новые фотоаппараты, бронежилеты, игрушки. Словом, осталось запастись терпением, и уже скоро мы увидим, как искусственные мышцы начнут завоевывать мир, как это однажды сделал паровой двигатель, затем автомобиль, а потом Интернет.

Матвеев Кирилл
Здоровье, скрытое в сельдерее Здоровье, скрытое в сельдерее Здоровье и профилактика
Хотите прогнать скуку из спальни? Он не только полезен, низкокалориен и вкусен, еще древние знали, что это сельдерей — афродизиак.
Дыхательная гимнастика, как способ бросить курить Дыхательная гимнастика, как способ бросить курить Здоровье и профилактика
Дыхательная гимнастика помогает правильно разрабатывать и тренировать органы дыхания, и помогает очистить их от нежелательных последствий табакокурения.