Aktuální číslo:

2018/4

Téma měsíce:

Forenzní věda

Podtlakové umělé svaly

 |  8. 1. 2018
 |  Vesmír 97, 10, 2018/1

Robotické končetiny nemusejí být uváděny do pohybu a ovládány pomocí servomotorků, táhel a pružin, alternativním řešením jsou umělé svaly různé konstrukce. V praxi se používají pneumatické svaly, svaly využívající elektroaktivní polymery nebo slitiny s tvarovou pamětí... Každé z těchto řešení má ale nějaké nevýhody. Například nízkou efektivitu, ztráty energie často přesahují 98 %. Nebo vyžadují napětí přesahující 1 kV či pracují s přetlakem vyšším než 100 kPa.

Společný tým odborníků z Harvardu a MIT nyní představil alternativní metodu, která by mohla alespoň pro některé aplikace nabídnout levné a bezpečné řešení. Podobně jako u klasických pneumatických svalů využívá změny tlaku, ale místo přetlaku pracuje s podtlakem. Základem svalu je pevná vnitřní kostra poskládaná jako origami. Je ukryta v neprodyšném, ale měkkém pouzdře, z něhož lze připojenou vakuovou pumpou odsát vzduch. Pouzdro se působením podtlaku začne smršťovat a tím donutí vnitřní kostru, aby se složila do kompaktní podoby. Lze tak dosáhnout zkrácení až na desetinu původní délky.

Autoři princip demonstrovali na několika příkladech. Jedním z nich je deset centimetrů dlouhý polymerní sval, jehož výroba trvala deset minut a materiál vyšel na necelý jeden dolar. Váží 2,6 gramu, přesto dokáže zvednout náklad o hmotnosti 3 kilogramy. Při aplikaci podtlaku -80 kPa se stáhne během pětiny sekundy a jeden cyklus stažení a opětovného natažení trvá necelou sekundu. Efektivita využití elektrické energie nutné k pohonu pumpy je pouze 2–5 %, ale autoři zdůrazňují, že jde jen o rychlou demonstraci, která nebyla optimalizována pro maximální účinnost.

Způsob poskládání vnitřní kostry a spojení různých svalů do složitějších komplexů umožňuje dosáhnout i složitých pohybů včetně rotace. Svaly pracující na tomto principu by mohly fungovat v různém měřítku, od malých lékařských nástrojů přes pomocný exoskeleton pro usnadnění lidského pohybu až po velká zařízení využitelná například v kosmickém výzkumu.

Li S. et al., PNAS, DOI: 10.1073/pnas.1713450114

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Náhrady orgánů, Fyzika
RUBRIKA: Mozaika

O autorovi

Ondřej Vrtiška

Mgr. Ondřej Vrtiška (*1976) je původním vzděláním biolog se specializací na hydrobiologii (PřF UK), utekl z oborů žurnalistika a kulturní antropologie (obojí FSV UK). Od r. 2001 pracuje jako vědecký novinář, na téma „věda v médiích“ přednáší pro vědce i pro laickou veřejnost. Z úžasu nevycházející pozorovatel memetické vichřice. Občas napíná plachty, občas staví větrolam.
Vrtiška Ondřej

Doporučujeme

Hledět ke hvězdám nikdy nebylo těžší

Hledět ke hvězdám nikdy nebylo těžší

Eva Bobůrková  |  23. 4. 2018
Vidět Mléčnou dráhu? Nebe plné hvězd? V Evropě dnes nemožné. V Chile se problém světelného znečištění řeší, říká astronom a zástupce Evropské...
Táto, mámo, máme molu!

Táto, mámo, máme molu!

Halina Šimková  |  20. 4. 2018
O početí nového lidského života často mluvíme jako o fascinujícím zázraku. Mechanismy tvorby pohlavních buněk a oplození jsou však evolucí...
Bitva o mozkové neurony

Bitva o mozkové neurony audio

Jaroslav Petr  |  12. 4. 2018
Před pár dny utrpěla naše představa o neustálé obnově lidského mozku nově vznikajícími neurony „těžké K.O.“. Teď se ale z článku v časopisu Cell...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné