$ 1 के लिए कृत्रिम मांसपेशियां मानव मांसपेशियों की कुछ विशेषताओं के अनुरूप हैं

कृत्रिम मांसपेशियों के लिए विकल्पों में से एक फोटो (दो ट्यूब) के शीर्ष पर देखा जा सकता है। वे 22 किलो वजन के कार टायर उठाते हैं। फोटो: मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी

कृत्रिम "मांसपेशियों" कई अलग-अलग उपकरणों के लिए सुरक्षित और शक्तिशाली ड्राइव होने का दावा करती हैं: पारंपरिक मशीनों से लेकर इम्प्लांटेबल इलेक्ट्रॉनिक्स और रोबोटिक्स तक। लेकिन अक्सर ऐसी "मांसपेशियों" का डिज़ाइन और उत्पादन बहुत जटिल और महंगा होता है, जो उनके उपयोग को सीमित करता है। मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी और हार्वर्ड विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों के एक समूह ने एक डॉलर से भी कम लागत की एक अत्यंत सरल बायोकेम्पिबल ड्राइव डिजाइन विकसित की है, जबकि इस तरह के एक आदिम उपकरण के लिए पर्याप्त शक्तिशाली है।

ओरिगेमी शैली में प्रकाशित डिजाइन का उपयोग करके विभिन्न सामग्रियों और विभिन्न आकारों से ड्राइव बनाई जा सकती है। वे हवा में, पानी के नीचे, निर्वात में काम करते हैं।

नए उपकरण की मूल अवधारणा में केवल एक संकुचित फ्रेम, एक बाहरी आवरण ("त्वचा") और एक भराव शामिल है, जो किसी भी तरल पदार्थ, जैसे हवा या पानी हो सकता है।

प्रयोगों से पता चला है कि इस तरह की ड्राइव उनकी अधिकतम लंबाई का 10% तक संपीड़ित कर सकती हैं, वे 600 केपीए तक के भार का सामना कर सकती हैं, और अधिकतम विशिष्ट शक्ति प्रति किलोग्राम 2 किलोवाट से अधिक होती है। यह मोटे तौर पर मानव मांसपेशियों की विशिष्ट शक्ति से मेल खाता है या उससे अधिक है।


डिज़ाइन, निर्माण प्रक्रिया और परिणामस्वरूप मल्टीस्केल ड्राइव

कृत्रिम मांसपेशियों का काम, साथ ही साथ उनके उत्पादन की सस्ती प्रक्रिया ऊपर चित्रण में दिखाई गई है।

किंवदंती

(ए) फ्रेम और पीवीसी फिल्म के रूप में "त्वचा" के रूप में पॉलीएथेरेडेरकेटोनोन (पीईईके) से बने जिगजैग ओरिगामी संरचनाओं का उपयोग करते हुए लघु रैखिक एक्ट्यूएटर। बायोकंपैटिबल सामग्रियों के उपयोग के कारण, इस तरह के ड्राइव चिकित्सा प्रत्यारोपण और पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग के लिए उपयुक्त हैं। (बी) नायलॉन प्रिंटिंग प्लेटों से बने एक ज़िगज़ैग फ्रेम पर इकट्ठा एक बड़ा, शक्तिशाली ड्राइव। "त्वचा" नायलॉन से बना है जो थर्माप्लास्टिक पॉलीयुरेथेन के साथ लेपित है। 22 किलो वजन का एक कार पहिया 30 सेकंड ( वीडियो ) में 20 सेमी की ऊंचाई तक बढ़ जाता है। (सी) ड्राइव के संचालन का सिद्धांत। मांसपेशियों में संकुचन मुख्य रूप से "त्वचा" के तनाव बल के कारण होता है। यह बल आंतरिक और बाहरी द्रव माध्यम के बीच दबाव अंतर से बनाया गया है। एक्चुएटर से तरल पदार्थ निकालने से अस्थायी रूप से आंतरिक दबाव बढ़ जाता है। (घ) उत्पादन प्रक्रिया। एक मानक ड्राइव को तीन सरल चरणों में जल्दी से उत्पादित किया जा सकता है: विभिन्न प्रकार के उत्पादन विधियों में से किसी का उपयोग करके चेसिस बनाना; "त्वचा" की तैयारी; एक तंग जलरोधक परत की सील।


रैखिक ज़िगज़ैग ड्राइव विभिन्न सामग्रियों से अलग-अलग तरीकों से किया जाता है

भाग ए एक पतली पारदर्शी ड्राइव दिखाता है जो एक ऐक्रेलिक प्लेट को लिफ्ट करता है। यहाँ, फ्रेम पारदर्शी पॉलिएस्टर शीट से बना है जो लेजर कटिंग और मैनुअल फोल्डिंग द्वारा 0.254 मिमी मोटी है। चमड़ा: पारदर्शी पीवीसी फिल्म (विनाइल) 0.102 मिमी मोटी। द्रव पदार्थ: वायु।

चित्रा बी में, एक नरम रैखिक ड्राइव धातु के अखरोट में बंद होने पर भी अच्छी तरह से काम करता है। फ़्रेम और चमड़ा: सिलिकॉन रबर और थर्माप्लास्टिक पॉलीयूरेथेन 0.24 मिमी। द्रव पदार्थ: वायु।

चित्रा सी में, एक वैक्यूम घुलनशील ड्राइव पांच मिनट में लगभग 70 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म पानी में घुल जाता है। फ्रेम और चमड़ा दोनों पॉलीविनाइल एसीटेट से बने होते हैं। द्रव पदार्थ: वायु।

अंत में, अंतिम दृष्टांत से पता चलता है कि स्टील फ्रेम पर तरल पदार्थ के रूप में हवा के बजाय पानी के साथ एक ड्राइव पानी के नीचे सफलतापूर्वक काम करता है, विशेष रूप से, यह 3.5-सेमी मछली को स्थानांतरित करता है।

"कृत्रिम मांसपेशियों की तरह Actuators इंजीनियरिंग में सामान्य रूप से सबसे महत्वपूर्ण कार्यों में से एक है," पीएचडी रॉब वुड कहते हैं, वैज्ञानिक कार्यों के चार लेखकों में से एक। "अब हमने वास्तविक मांसपेशियों के समान विशेषताओं के साथ ड्राइव बनाई है, इसलिए आप लगभग किसी भी कार्य के लिए लगभग किसी भी रोबोट के निर्माण की कल्पना कर सकते हैं।"

वैज्ञानिक लेख 27 नवंबर, 2017 को नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज (Doi: 10.1073 / pnas.1713450114, pdf ) की पत्रिका की कार्यवाही में प्रकाशित हुआ था।