صناعة

باحثون يبتكرون عضلات اصطناعية من النايلون للروبوتات

باحثون يبتكرون عضلات اصطناعية من النايلون للروبوتات


ابتكر المهندسون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا طريقة غير مكلفة لصنع ثني ألياف العضلات. أصبحت هذه العضلات الاصطناعية من العناصر الأساسية في الروبوتات على مدار العقد الماضي ، حيث تتقدم الروبوتات نحو المزيد من البنيات الشبيهة بالبشر.

وجد الفريق حلاً بسيطًا ورخيصًا نسبيًا في ألياف النايلون. يمكن تشكيل المادة الاصطناعية وتسخينها في عملية MIT الجديدة المفصلة في مواد متطورة.

[الصورة مقدمة من فيليس فرانكل وسيد محمد ميرفالكيلي / إم آي تي]

يمكن تكرار النشاط العضلي الخطي بسهولة عندما تؤدي خيوط النايلون الملتوية المهمة. ومع ذلك ، أثبتت حركات الانحناء مثل تلك التي تظهر في أصابع الإنسان أنها تمثل تحديًا أكبر.

وأشار سيد ميرفاكيلي ، مرشح الدكتوراه ، إلى أن الهياكل الموجودة المستخدمة في الانحناء في الأجهزة الطبية الحيوية تستخدم "مواد غريبة للقيام بهذه المهمة". على سبيل المثال ، توفر خيوط الأنابيب النانوية الكربونية عمرًا طويلاً للاستخدام. ومع ذلك ، فهي باهظة الثمن للغاية للاستخدام القابل للتسويق.

تستخدم عملية MIT الجديدة ألياف النايلون بطريقة جديدة ، مع مراعاة الخصائص الخاصة المتعلقة بالمادة. وأشار ميرفاكيلي إلى أن الألياف تتقلص في الطول ولكنها تتوسع في القطر. استغل الفريق هذا الانكماش للحركة دون الحاجة إلى المزيد من القطع.

يستفيد النظام أيضًا من الخصائص التي يمكن للباحثين الآخرين تحديدها على أنها مقيدة. وقال ميرفاكيلي إن معدلات التبريد البطيئة يمكن اعتبارها عاملاً سلبياً ، وهو العامل الذي جعله يعمل لصالح المشروع. وقال إن التسخين الانتقائي لأحد الجانبين يؤدي إلى تقلصه بشكل أسرع من قدرة الحرارة على اختراق الجانب الآخر. هذا ينحني الألياف.

قال: "أنت بحاجة إلى مزيج من هذه الخصائص ، الإجهاد العالي [سحب حركة الانكماش] والتوصيل الحراري المنخفض."

استخدم الفريق خيط صيد من النايلون وضغطه ليتحول من دائري إلى مستطيل أو مربع. قاموا بتسخين جانب واحد لثني الألياف في هذا الاتجاه. يمكن أيضًا تعديل اتجاه التسخين أيضًا ، مما يسمح للفريق بعمل أشكال ودوائر.

يأمل الفريق أن تساهم هذه التقنية في الأجهزة الطبية مثل القسطرة ذاتية الضبط. يمكن أن يسمح أيضًا بتتبع الأنظمة على أجهزة الطاقة أيضًا.

وصفها جيفري سبينكس ، الأستاذ في جامعة ولونجونج الأسترالية ورجل غير متصل بالدراسة ، بأنها "جديدة" و "أنيقة" أيضًا.

قال "هذه فكرة بسيطة تعمل بشكل جيد. المواد غير مكلفة. طريقة التصنيع بسيطة ومتعددة الاستخدامات. طريقة التشغيل عن طريق المدخلات الكهربائية البسيطة. أداء تشغيل الانحناء مثير للإعجاب من حيث زاوية الانحناء والقوة المتولدة والسرعة ".

قال أستاذ آخر غير متصل بالمشروع إن المشروع غير قواعد اللعبة.

قال أندرو تابيرنر ، أستاذ الهندسة الحيوية بجامعة أوكلاند: "يمكن للمرء أن يتخيل العديد من التطبيقات لهذا النوع من المشغلات في المجالات الطبية والأجهزة. أتوقع أن يتم الاستشهاد بهذا العمل بشكل كبير."

انظر أيضًا: ضمادة تشبه الجلد يمكن أن تكون الضمادة الطبية الحيوية التالية

عبر MIT News


شاهد الفيديو: جلد اصطناعي يعطي الروبوتات القدرة على الشعور مثل البشر