Из чего роботам сделают мышцы?

Роботы нынче разные. Совсем не такие, как были, скажем, в 70−80-е годы минувшего века. Если кто помнит те времена, роботы тогда представляли собой большие металлические «шкафы», ничего общего с фигурой человека не имеющие.

Внутри находились электромоторы, динамики, магнитофон, куча реле, платы с транзисторами (и даже с радиолампами!). Все это «совершенство» могло произнести: «Здравствуйте, я ваш помощник!», помигать лампочками, прочитать какой-либо отрывок текста, проехать несколько метров на колесиках, протянуть книгу, из которой был прочитан текст. Но рука не сгибалась, а пальцы (довольно грубо сделанные) не могли выполнить мелкую работу.

Проблема мышц в робототехнике — одна из главных и сегодня. Прогресс, конечно же, есть. И он весьма значительный. Роботов научили ходить, приседать, бегать и даже танцевать. Некоторые роботы могут взять куриное яйцо и донести его до другого стола, не уронив и не раздавив. Более того, иные роботы в состоянии, держа в одной «руке» маленький болтик, другой рукой навинтить на него столь же маленькую гайку. А это уже можно сравнивать с работой, которую выполняют только чуткие пальцы человека под воздействием сокращающихся мышц. Интересно, из чего делают нынче и хотят делать в будущем мышцы роботам?

Одно из направлений в современной робототехнике — создание устройств, способных заменить человека на тяжелых и монотонных по исполнению операциях. Например, робот-грузчик. Он должен уметь подойти к обслуживаемому объекту, увидеть груз, поднять его, донести до места складирования, опустить и повторить операцию. А груз может весить сто и более килограммов, для переноски людьми оказаться крайне неудобным. Ясно, что без крепких мышц и робот не справится с такой задачей.

Роботы-силачи при сборке получают гидравлические системы для подъема и переноски грузов. Но данные системы громоздки, создают много шума, не обеспечивают роботу скорость работы. Нужны иные мышцы. Какие же требования к ним?

Прежде всего, это прочность, эластичность, надежность, небольшой вес. Именно этим требованиям отлично отвечают мышцы человека. Значит, их надо скопировать? Но как? На основе каких материалов?

Ставка была сделана на полимерные материалы. Они мало весят. Робот с такими мышцами способен поднимать груз, который в 80 раз превышает вес самого робота! А ведь самые сильные в этом отношении живые существа Земли, муравьи, могут тащить груз, лишь в 20 раз превышающий их собственный вес. Но самое важное качество полимеров — их способность в пять раз увеличиваться в длину при растягивании.

Первая сенсация с искусственными полимерными мышцами для роботов состоялась в 2010 году. Тогда робот Athlete (Япония) показал, что он умеет бегать не хуже человека. А упав с высоты в один метр, подниматься без посторонней помощи. И без каких-либо нарушений в своей работе. Вес робота — 10 килограммов, рост — 125 сантиметров. Согласитесь, очень многообещающая разработка японского инженера Рюмы Нииямы.

В Массачусетском технологическом институте (США) группа ученых под руководством профессора Сиднея Иипа разработала искусственную мышцу нового поколения. В роботостроении сейчас в полимеры, проводящие электричество, порциями вводят ионы — получается солитон (небольшое управляемое сокращение в виде изгиба). При этом полимеры сокращаются только в одном направлении. Группа Сиднея Иипа обнаружила, что ионы в полимеры не надо добавлять. Достаточно на них направлять свет и изменением его частоты управлять искусственной мышцей. При этом скорость сокращений повышается в десятки тысяч раз. Очень интересное и перспективное открытие.

Ученые из Национального университета Тайваня заметили, что эпидермис репчатого лука (находится в виде тонкой прозрачной пленки под шелухой) хорошо подходит для создания искусственных мышц. Из пленки методом сублимационной сушки удалили влагу, потом обработали ее серной кислотой. Далее покрыли пленку тонким слоем золота. Но с одной стороны слой был чуть-чуть толще. Подали на полоски золота электричество (плюс и минус), и получившаяся «мышца», сократившись, подняла шарик из ваты весом 0,1 мг. Впечатляющий результат, если учесть мизерный вес и самой «мышцы». Что получится из этого открытия дальше — трудно сказать.

За роботами большое будущее. И хотя нас пугают тем, что по мере своего развития они, мол, объявят войну человеку — в такую страшилку как-то не очень верится. Ограничитель в «мозгах» у роботов создать не столь уж и сложно. Как говорится, все в руках человека-созидателя.