или войти через:
Ваша корзина пока пуста
favorite_border
Доступно только зарегистрированным пользователям

Экзопротез руки работающая за счет металлических мышц

schedule 26.03.2015 в 11:14 link экзопротез Saarland University
Инженеры университета Саарланда оснастили искусственную руку мышцами, изготовленными из проволоки с памятью формы. Новая технология позволяет изготавливать гибкие и легкие руки роботов для промышленного применения и протезов, - сообщает Robotics.ua.



Мышечные волокна состоят из пучков сверхмелкозернистого никель-титанового сплава проводов, которые находятся в состоянии напряжения и гибкости. Сам материал имеет сенсорные свойства, позволяющие искусственной руке выполнить чрезвычайно точные движения. Исследовательская группа под руководством профессора Стефана Силеке будет демонстрировать свой прототип искусственной руки и то, как она использует металлические мышци с эффектом памяти формы на HANNOVER MESSE - крупнейшем в мире промышленном ярмарке, проходящем с 13 по 17 апреля.

Совершенство в деталях

Рука является идеальным инструментом. Разрабатываемая на протяжении миллионов лет, рука имеет дизайн, можно сказать, уже готов к эксплуатации. Устройство чрезвычайно мобильное и адаптивное, а непревзойденное взаимодействие между мышцами, связками, сухожилиями, костями и нервами позволяет создать гибкий инструмент для манипулирования объектами. Исследовательская группа под руководством профессора Стефана Силеке из университета Саарланда и Центра мехатроники и автоматизации технологий (ZEMA) использует новую технологию, основанную на свойствах памяти формы никель-титанового сплава. Инженеры предусмотрели искусственную руку с мышцами, которые состоят из очень тонкой проволоки, диаметр которой равен человеческому волосу, и которые могут сокращаться и расслабляться.

«Эффект памяти формы (SMA) имеет значительные преимущества по сравнению с другими методами», говорит Стефан Силеке. «До сих пор искусственные руки, такие как те, которые используются в промышленных производственных линиях, полагались на комплексные фоновые технологии. В результате они зависели от других устройств и оборудования, таких как электродвигатели или пневматика. Они, как правило, тяжелые, относительно негибкие, порой сильно шумные, а также дорогостоящие. В отличие от этого, инструменты, изготовленные с искусственными мышцами и проводами SMA, могут обойтись без дополнительного оборудования, что делает их легкими, гибкими и легко адаптируемыми. Они работают бесшумно и относительно дешевы в производстве. Эти провода имеют самую высокую плотность энергии всех известных приводных механизмов, что позволяет им выполнять мощные движения в ограниченном пространстве. Термин «память формы» относится к тому факту, что провод способен «запомнить» свою форму и возвратиться в исходную заданную позицию после того, как он был деформирован. Это свойство никель-титанового сплава приводит к фазовым изменениям, которые происходят в материале. Если провод нагревается, то рука проводит электричество, а материал преобразует его структуру решетки, заставляя его сжиматься, как мышцы».

Инженеры используют «умные» провода в качестве мышц в искусственной руке. Несколько прядей проволоки с памятью формы, соединяют суставы пальцев и выступают в качестве сгибателей на передней стороне пальца и разгибателей на задней стороне. Для того чтобы облегчить движения, инженеры скопировали структуру природных человеческих мышц с помощью группировки очень тонких проводов в пучки, чтобы имитировать мышечные волокна. Эти пучки проводов подобны нитям хлопка, но имеют прочность во время разрыва. «Расслоение может быстро сокращаться и расслабляться, оказывая большое усилие натяжения», - объясняет Филомена Симона, инженер, который работает над прототипом искусственной руки в ее докторской диссертации. «Причина этого в быстром охлаждении, которое возможно благодаря множеству отдельных проводов на большой площади поверхности, через которые тепло может быть устранено. В отличие от одного толстого провода, расслоение очень тонких проволок может претерпевает быстрые сокращения и расширения, эквивалентные тем, которые наблюдаются в человеческих мышцах. В результате, мы можем добиться быстрых и гладких движений пальцев», объясняет ученый.

Особенности полупроводниковой системы

Другим эффектом от использования металлических проволок с памятью формы является то, что рука может ответить естественным образом, когда кто-то вмешивается во время её движения. Это означает, что люди могут буквально работать рука об руку с прототипом устройства. Полупроводниковая микросхема управляет относительным движением проводов SMA, позволяя производить точные движения. Система не нуждается в датчиках. «Материал, из которого изготовлены провода, имеет свойства датчика. Блок управления способен интерпретировать данные измерений электрического сопротивления так, что он знает точное положение проводов в любой момент времени», говорит Силеке. «Это позволяет руке и пальцам двигаться с высокой точностью».

По информации robotics.ua, группа исследователей продемонстрирует прототип данной системы на выставке HANNOVER MESSE 2015, показывая потенциал технологии с захватами руки, и контролируя движения отдельных пальцев. Исследователи хотят продолжить разработку прототипа и улучшить способ имитации человеческой руки. Это будет включать моделирование характера движения рук и эксплуатацию свойств датчика SMA.

Команда университета Саарланда, которая на выставке будет представлена в павильоне 2, на стенде B 46, в данный момент ищет партнеров по развитию проекта.

Комментарии: