Επανάσταση στη ρομποτική: Τεχνητός μυς σηκώνει 4.000 φορές το βάρος του
Μαγνητικός «μυς» ανοίγει τον δρόμο για ασφαλή, ισχυρά ανθρωποειδή ρομπότ.
Ένα νέο είδος τεχνητού «μυ» υπόσχεται να αλλάξει ριζικά την εικόνα της ρομποτικής. Ερευνητές στη Νότια Κορέα δημιούργησαν ένα υλικό που μπορεί να συμπεριφέρεται άλλοτε σαν λάστιχο κι άλλοτε σαν άκαμπτο πλαστικό, επιτρέποντας σε ρομπότ να σηκώνουν βάρη αδιανόητα για το μέγεθός τους.
Το πρωτοποριακό αυτό σύστημα αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας του Ουλσάν της Νότιας Κορέας. Στη μελέτη που δημοσιεύεται στο περιοδικό Advanced Functional Materials αναφέρεται ότι οι ερευνητές αξιοποίησαν μια έξυπνη χημική δομή και μαγνητικά σωματίδια, επιτυγχάνοντας επιδόσεις που ξεπερνούν κατά πολύ εκείνες των ανθρώπινων μυών. Για να καταλάβουμε την κλίμακα: μια λωρίδα υλικού με βάρος περίπου 1,2 γραμμάρια μπορεί να συγκρατήσει φορτίο έως και 5 κιλών, δηλαδή περίπου 4.000 φορές το βάρος της. Παράλληλα, όταν το υλικό βρίσκεται στη «χαλαρή» του κατάσταση, τεντώνεται έως και 12 φορές περισσότερο από το αρχικό του μήκος και συσπάται με απόδοση πολύ μεγαλύτερη από αυτήν των φυσικών μυών.
Πώς λειτουργεί το υλικό που αλλάζει συμπεριφορά
Όπως διαβάζουμε στο ZME Science, η τεράστια ισχύς του οφείλεται στη μεγάλη πυκνότητα ενέργειας που μπορεί να αποδώσει σε πολύ μικρό όγκο. Για τον χώρο της ρομποτικής αυτό αποτελεί άλμα, καθώς έως σήμερα τα περισσότερα μαλακά ρομπότ ήταν εξαιρετικά ευέλικτα αλλά ανίκανα να σηκώσουν ουσιαστικά βάρη. Συνήθως τα ρομποτικά υλικά ήταν είτε πολύ μαλακά και εύθραυστα είτε δύσκαμπτα, χωρίς δυνατότητα «μετάβασης» από το ένα χαρακτηριστικό στο άλλο. Το νέο υλικό ανατρέπει αυτό το δίλημμα, προσφέροντας εντυπωσιακή ευελιξία και δύναμη σε μια συσκευασία λίγων γραμμαρίων.
Η πολύπλοκη μοριακή δομή
Το μυστικό βρίσκεται στη μοριακή του δομή. Η βάση του υλικού είναι ένα πολυμερές που διαθέτει δύο τύπους «δεσμών»: έναν μόνιμο, που του δίνει σταθερότητα, και έναν παροδικό, που μπορεί να ενεργοποιείται ή να απενεργοποιείται ανάλογα με τη θερμοκρασία. Όταν αυτή ανεβαίνει, οι προσωρινοί δεσμοί «λιώνουν» και το υλικό αποκτά ελαστικότητα, επιτρέποντας μεγάλες κινήσεις. Όταν ψύχεται, οι ίδιοι δεσμοί σχηματίζονται ξανά, μετατρέποντας τον «μυ» σε σκληρό και ανθεκτικό. Επιπλέον, η προσθήκη μικροσκοπικών μαγνητικών σωματιδίων του δίνει ακόμη μία διάσταση: μπορεί να «προγραμματιστεί» με μαγνητικά πεδία, ώστε να αλλάζει σχήμα, να θυμάται συγκεκριμένες θέσεις και να ενεργοποιείται ασύρματα χωρίς μηχανικά εξαρτήματα. Έτσι ο τεχνητός μυς μπορεί να λυγίζει, να στρίβει και να τραβά αντικείμενα, πριν «επιστρέψει» στην αρχική του κατάσταση.
Σε μία επίδειξη, μια μικρή τεχνητή «παλάμη» έκλεισε γύρω από μια ράβδο, κράτησε αντικείμενο ακόμα και όταν το υλικό έγινε άκαμπτο και στη συνέχεια σήκωσε βάρος μεγαλύτερο από εκατό γραμμάρια, επιστρέφοντας στη θέση του με εξίσου μεγάλη ακρίβεια. Σε άλλο τεστ, δύο τεχνητοί μύες τοποθετήθηκαν παράλληλα για να σηκώσουν βάρη συμμετρικά, αποδεικνύοντας ότι μπορούν να λειτουργήσουν σαν ζευγάρι ρομποτικών βραχιόνων.
Από τα εργαστήρια στο σπίτι μας
Η τεχνολογία αυτή υπόσχεται νέες δυνατότητες για ρομπότ που θα κινούνται δίπλα μας με ασφάλεια και φυσικότητα. Φανταστείτε εξωσκελετούς που «φοριούνται» σαν ρούχα και βοηθούν άτομα με κινητικές δυσκολίες να σηκωθούν ή να κάνουν δραστηριότητες της καθημερινότητας χωρίς κόπο. Ή συσκευές χειρουργικής που μπορούν να λυγίζουν απαλά δίπλα σε ευαίσθητους ιστούς και στη συνέχεια να σταθεροποιούνται για ακριβείς κινήσεις.
Υπάρχουν, βέβαια, προκλήσεις. Το υλικό βασίζεται ακόμη σε θερμική ενεργοποίηση, κάτι που μπορεί να καθυστερεί τον κύκλο κίνησης σε πραγματικές εφαρμογές, ενώ η μακροχρόνια αντοχή σε συνθήκες καθημερινής φθοράς θα χρειαστεί περισσότερες δοκιμές. Παρ’ όλα αυτά, η νέα τεχνητή ίνα δείχνει έναν δρόμο όπου η μηχανική δύναμη συναντά την ευελιξία της φύσης — και αυτό ίσως αποδειχθεί το κλειδί για την επόμενη γενιά ανθρωποειδών ρομπότ, ιατρικών εργαλείων και «έξυπνων» βοηθητικών συσκευών.
