Мы привыкли, что у нас есть руки, которыми мы можем выполнять различные функции. Но иногда хочется делать куда больше. Не зря говорят «у меня же не четыре руки», имея в виду, что две руки уже заняты. Наверное, многим хотелось хоть иногда иметь ещё несколько конечностей? Компания Ras Labs под руководством Ленор Расмуссен (Lenore Rasmussen) разрабатывает и тестирует Synthetic Muscle — синтетические мышцы на основе электроактивного полимера, которые не уступают в функциональности биологическим.
Электроактивные полимеры способны преобразовывать электрическую энергию в механическое движение без шкивов, шестерёнок или двигателей. Материалы предыдущих поколений изгибаются в ответ на электрические раздражители, но Расмуссен обнаружила составы и конфигурации, которые способны сокращаться, подобно человеческим мышцам. Synthetic Muscle использует эти полимеры для обеспечения биомиметического движения разработанному протезу — реалистичной ловкости, сжатия, изгиба и растяжения с минимальным шумом и теплом. Ras Labs также работает над технологией, способной воспроизводить сложное движение. Протез может работать с небольшим батарейным блоком вместо сменного источника питания, что более удобно и функционально. Кроме того, это снижает стоимость.
Индустрии робототехники также необходима маломощная реализация реалистичных искусственных конечностей. Вопреки голливудским изображениям роботов и киборгов, которые практически неотличимы от людей, из-за реальных механических и электронных компонентов роботам трудно, например, повернуть ручку двери.
Чтобы определить, может ли Synthetic Muscle функционировать в условиях, превышающих уровень стресса, который способен перенести человек, электроактивные полимеры пережили многое за последние 13 лет. Они подвергались воздействию различных электрических ударов и радиоактивной гранулы цезия-137, были охлаждены до -271 °C, сжаты с экстремальными силами и давлением. В рамках последнего эксперимента тестовые образцы пробыли более года на МКС и вернулись на борту Dragon.
Во время космического полёта различные добавки и покрытия подвергались воздействию внутренней среды МКС, что вызывало изменения в материалах. Хотя основная часть анализов только началась (тестирование pH, целостность материала, микроскопия и электроактивность), первоначальные наблюдения после полёта и изменения, видимые невооруженным глазом, зафиксированные в фотоотчётах, которые делал экипаж на орбите, указывают на то, что результаты космического эксперимента отличаются от результатов, полученных в ходе наземных радиационных испытаний. Например, воздействие радиационной среды МКС в некоторых случаях демонстрировало ускоренное «старение» или деградацию образцов по сравнению с тестами на Земле.
В следующей серии испытаний для манипуляторов и электроактивных полимеров предусмотрены более сложные тесты, чем пассивное облучение. Отсутствие гравитации на борту МКС влияет на структуру, свойства и поведение материалов, включая физические, химические, электрические, термические и магнитные характеристики. Эти эффекты проистекают из различий в динамике жидкости в космосе — выпадение осадка, конвекции и других явлений, которые обычно доминируют в движении и поведении жидкости на Земле. Из-за отсутствия этих явлений учёные могут обнаружить новые характеристики материалов и ключи к пониманию их поведения и свойств, которые могли не проявиться в наземных исследованиях.
Испытания на МКС (в основном для оценки эффектов радиационного воздействия, которое присутствуют на постоянном низком уровне даже внутри станции) помогут определить, можно ли пользоваться роботами, имеющими манипуляторы на основе Synthetic Muscle, в средах с такими экстремальными условиями, где человек либо не может присутствовать по соображениям безопасности, либо не способен оставаться долго.
Расмуссен полагает, что автономная рука, похожая на человеческую в том числе в движении пальцев и функциях захвата, может быть разработана в ближайшие пять или шесть лет. Преимущества применения такой технологии в космическом полёте для разработчиков очевидны. Например, ограниченные возможности астронавтов будут значительно расширены во время длительных космических путешествий и работы в открытом космосе с сильной радиацией.
Источник: upward.issnationallab.org
Перевод: Black Sahara