Мягкому роботу не подходит жёсткий электромотор: встроенный в гибкое тело, он сводит на нет саму идею мягкой конструкции. Именно поэтому швейцарские инженеры создали двигатель в форме тонкого эластичного волокна.
Крупный план конструкции FiberMotor: волокно внутри волокна. Источник изображения — newatlas.com
Устройство под названием FiberMotor разработала команда Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) — одного из ведущих технических университетов Швейцарии и Европы. Новинка развивает более раннюю разработку института: трубчатые волокна, прокачивающие жидкость, которые вплетаются прямо в ткань одежды.
Как устроена волоконная «мышца»
Диаметр каждого FiberMotor составляет от 1 до 3 миллиметров. По сути это два полых полимерных волокна, вложенных одно в другое: более широкое снаружи и узкое внутри. На каждое из них плотно намотана тонкая медная проволока — она служит электродом.
Когда на электроды подают ток, возникающие электростатические силы раз за разом подтягивают волокна друг к другу, заставляя внутреннее скользить внутри внешнего. Этот возвратно-поступательный ход и превращается в механическую работу.
Тонкий и гибкий FiberMotor пригодится не только в мягкой робототехнике, но и в поддерживающей одежде, системах тактильной отдачи и протезах. Источник изображения — newatlas.com
На что способен крошечный мотор
В лабораторных испытаниях одиночный FiberMotor удерживал неподвижный груз массой около 75 граммов (2,6 унции). А связка из четырёх таких моторов подняла плитку шоколада весом 46 граммов (1,6 унции) и согнула роботизированный палец с сухожильным приводом.
Ещё одна важная особенность: в конструкции нет ни шестерёнок, ни редукторов, поэтому мотор обратимо-приводной. Если на него действует встречное внешнее усилие, он не заклинивает, а свободно поддаётся — почти как живая мышца.
Связка из четырёх моторов FiberMotor поднимает плитку шоколада. Источник изображения — newatlas.com
Сейчас учёные повышают долговечность и характеристики технологии через дочернюю компанию Elecsyor. В планах — встроить FiberMotor в одежду, помогающую передвигаться, системы тактильной отдачи для VR и лёгкие протезы.
«Наш FiberMotor — первый скользящий двигатель в формате волокна, — отмечает Герберт Ши, руководитель Лаборатории мягких преобразователей EPFL. — Он развивает достаточное усилие, чтобы приводить в движение устройства мягкой робототехники, оставаясь при этом бесшумным, гибким и двунаправленным».
Научная статья с описанием разработки недавно вышла в журнале Advanced Materials.
