Aktuální číslo:

2018/10

Téma měsíce:

Navigace

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

Vlaštovka extrémista

Vlaštovka extrémista

Jaroslav Cepák, Petr Klvaňa  |  10. 10. 2018
Díky satelitní telemetrii se podařilo odhalit vpravdě neuvěřitelné výkony některých ptačích druhů. Nejznámějším je zřejmě osmidenní nonstop let...
Velké umění astronavigace: Od astrolábu po sextant

Velké umění astronavigace: Od astrolábu po sextant

Petr Scheirich  |  1. 10. 2018
Staří mořeplavci prý určovali polohu své lodi podle hvězd. Tato rozšířená romantická představa je ale nesprávná. Metoda astronavigace nikdy nebyla...
Jak se neztratit na moři

Jak se neztratit na moři

Petr Scheirich  |  1. 10. 2018
Dle znamenitého pozorování Slunce a Měsíce shledávám naši zeměpisnou délku 178° 18' 30" západně od Greenwiche. Zeměpisná délka dle logu je 175°...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

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

 

Objednat předplatné