В последнее время мы много слышим об «искусственных мышцах», которые позволяют роботизированным устройствам или протезным конечностям выполнять движения, похожие на движения человека. Большинство таких устройств создается в лабораториях с использованием высокотехнологичных материалов. Но этот новый тип искусственных мышц можно печатать в домашних условиях на обычном 3D-принтере.
Устройство получило название GRACE (GeometRy-based Actuators able to Contract and Elongate, “Основанный на геометрии привод, способный сжиматься и удлиняться”). Оно разработано учеными из Итальянского технологического института (IIT) и итальянской Школы перспективных исследований имени Святой Анны (SSSA).
Каждый исполнительный механизм в системе выполнен в виде гибкой полой пластиковой колбы, по бокам которой проходят складки. Когда воздух закачивается в привод через шланг, тот сжимается продольно, расширяясь в радиальном направлении. Проще говоря, он становится короче и толще. И наоборот, при выкачивании воздуха привод становится более тонким и длинным.
Если такую мышцу включить, например, в состав роботизированного пальца, то палец будет сжиматься, когда в привод подается воздух, и распрямляться, когда воздух выкачивается.
В зависимости от предполагаемого применения приводы могут иметь разную форму и размеры, различную толщину оболочки и печататься из различных типов пластика. Все эти переменные позволяют управлять тем, насколько привод расширяется и сжимается, в каком направлении при этом движется, и какое давление воздуха требуется для его активации.
В ходе демонстрации команда под руководством аспиранта SSSA Коррадо Де Паскали создала роботизированную руку в натуральную величину. Рука включает 18 исполнительных механизмов GRACE. Она целиком изготовлена из мягкой смолы в ходе одного процесса 3D-печати.
Накачивая или выпуская воздух из отдельных приводов, можно сделать так, чтобы рука сгибалась или выпрямляла пальцы, вращала ладонью или запястьем. При этом устройство весит всего 100 граммов, а каждый привод может поднимать вес в 1000 раз больше собственного.
Исследование опубликовано в журнале Science Robotics.
