Заманбап роботтор көп нерсени жасай алат. Бирок, ошол эле учурда, алар кыймылдардын адамдык жеңилдигинен жана ырайымынан алыс. Ал эми күнөө - жеткилең эмес жасалма булчуңдар. Көптөгөн өлкөлөрдүн окумуштуулары бул маселени чечүүгө аракет кылып жатышат. Макала алардын укмуштуудай ойлоп табууларынын кыскача баяндамасына арналат.
Сингапурдук окумуштуулардын полимер булчуңдары
Көбүрөөк гуманоид роботторуна карай кадам жакында Сингапурдун Улуттук университетинин ойлоп табуучулары тарабынан жасалды. Бүгүнкү күндө оор салмактагы андроиддер гидравликалык системалар менен иштейт. акыркы олуттуу кемчилиги төмөн ылдамдыгы болуп саналат. Сингапурдук илимпоздор тарабынан сунушталган роботтор үчүн жасалган жасалма булчуңдар киборгдорго өз салмагынан 80 эсе оор нерселерди көтөрүүгө гана эмес, аны адам сыяктуу тез аткарууга да мүмкүндүк берет.
Узундугу беш эсеге созулган инновациялык дизайн роботторго өз денесинин салмагынан 20 эсе оор нерселерди көтөрө ала турган кумурскаларды да "айланууга" жардам берет. Полимердик булчуңдардын төмөнкү артыкчылыктары бар:
- ийкемдүүлүк;
- уруучу күч;
- ийкемдүүлүк;
- бир нече секунданын ичинде формасын өзгөртүү мүмкүнчүлүгү;
- кинетикалык энергияны электр энергиясына айландыруу жөндөмү.
Бирок, илимпоздор муну менен эле токтоп калбайт - алар роботко өзүнөн 500 эсе оор жүктү көтөрө ала турган жасалма булчуңдарды түзүүнү пландаштырууда!
Гарварддын ачылышы - электроддордон жана эластомерлерден булчуңдар
Гарвард университетинин Колдонмо жана инженердик илимдер мектебинде иштеген ойлоп табуучулар «жумшак» роботтор үчүн сапаттык жактан жаңы жасалма булчуңдарды көрсөтүштү. Окумуштуулардын айтымында, алардын жумшак эластомерден жана көмүртектүү нанотүтүктөрдү камтыган электроддордон турган мээси сапаты жагынан адамдын булчуңдарынан кем калышпайт!
Бүгүнкү күндө бар бардык роботтор, мурда айтылгандай, механизми гидравлика же пневматика болгон дисктерге негизделген. Мындай системалар кысылган аба же химиялык заттардын реакциясы менен иштейт. Бул адамдыкындай жумшак жана ылдам робот куруу мүмкүн эмес кылат. Гарварддын окумуштуулары роботтор үчүн жасалма булчуңдардын сапаттык жаңы концепциясын түзүү менен бул кемчиликти жок кылышты.
Жаңы киборг "булчуңу" көп катмарлуу структура, анда Кларктын лабораториясында түзүлгөн нанотүтүк электроддору Калифорния университетинин окумуштууларынын ойлоп тапкан ийкемдүү эластомерлеринин үстүнкү жана астыңкы катмарларын көзөмөлдөйт. Мындай булчуңдархирургияда "жумшак" андроиддер жана лапароскопиялык аспаптар үчүн идеалдуу.
Гарвард окумуштуулары бул кереметтүү ойлоп табуу менен токтоп калышкан жок. Алардын эң соңку жетишкендиктеринин бири - скат биороботу. Анын компоненттери келемиштердин жүрөк булчуң клеткалары, алтын жана силикон.
Баучман тобунун ойлоп табуусу: көмүртек нанотүтүкчөлөрүнө негизделген жасалма булчуңдардын дагы бир түрү
1999-жылы Австралиянын Кирхберг шаарында Инновациялык материалдардын электрондук касиеттери боюнча Эл аралык кышкы мектептин 13-жыйынында Allied Signal компаниясында иштеген жана эл аралык изилдөө тобун жетектеген окумуштуу Рэй Баучман презентация. Анын посту жасалма булчуңдарды жасоо жөнүндө болгон.
Рэй Баучман жетектеген иштеп чыгуучулар көмүртектүү нанотүтүктөрдү нанокагаз барактары түрүндө элестете алышкан. Бул ойлоп табуудагы түтүктөр мүмкүн болгон бардык жагынан бири-бирине чырмалышкан жана бири-бирине аралашкан. Нанокагаздын өзү сырткы көрүнүшү боюнча кадимки кагазды элестетет – аны колго кармап, тилкелерге жана бөлүктөргө кессе болот.
Топтун эксперименти сырткы көрүнүшү боюнча абдан жөнөкөй болгон – илимпоздор нанокагаздын бөлүктөрүн скотчтун ар кайсы тарабына жабышты жана бул түзүлүштү туздуу электр өткөргүч эритмеге түшүрүштү. Төмөнкү чыңалуудагы батарейка күйгүзүлгөндөн кийин, эки нанострица тең узун, өзгөчө электр батареясынын терс уюлуна туташкан; анан кагаз бырышып калды. Жасалма булчуң модели иштеди.
Баухман өзү ойлоп тапканы сапаттык модернизациядан кийин деп эсептейтробототехниканы олуттуу түрдө өзгөртөт, анткени мындай көмүртек булчуңдары ийилгенде/узартылганда электрдик потенциалды жаратышат - алар энергияны чыгарышат. Кошумчалай кетсек, мындай булчуңдар адамдан үч эсе күчтүү, өтө жогорку жана төмөнкү температурада иштеши үчүн аз ток менен чыңалуу менен иштешет. Аны адамдын булчуңдарын протездөө үчүн колдонуу толук мүмкүн.
Техас университети: балык уулоо жибинен жана тигүү жипинен жасалган жасалма булчуңдар
Эң таң калыштуусу Далласта жайгашкан Техас университетинин изилдөө тобунун иши. Ал жасалма булчуңдардын моделин алууга жетишти, анын күчү жана кубаттуулугу боюнча реактивдүү кыймылдаткычты элестетет - 7,1 л.с./кг! Мындай булчуңдар адамдыкына караганда жүздөгөн эсе күчтүү жана өндүрүмдүү. Бирок бул жерде эң таң калыштуусу, алар примитивдүү материалдардан – жогорку бекем полимердик линиядан жана тигүү жипинен жасалган.
Мындай булчуңдун азыктанышы температура айырмасы. Ал жука металл катмары менен капталган тигүүчү жип менен камсыз кылынат. Бирок келечекте роботтордун булчуңдары айлана-чөйрөнүн температурасынын өзгөрүшүнөн улам күч алышы мүмкүн. Айтмакчы, бул касиетти аба ырайына ылайыкташкан кийимдерге жана башка ушул сыяктуу түзмөктөргө колдонсо болот.
Эгер полимерди бир тарапка бура турган болсо, ысыганда кескин кичирейип, муздаганда тез чоюлат, ал эми карама-каршы тарапка бурулса таптакыр карама-каршы болот. Мындай жөнөкөй дизайн, мисалы, жалпы роторду 10 миң айлануу / мин ылдамдыкта айланта алат. Плюс ушундайбалык уулоо линиясынан жасалган жасалма булчуңдар, алар баштапкы узундугунун 50% га чейин жыйрылышы мүмкүн (адамда 20% гана). Мындан тышкары, алар укмуштуудай чыдамкайлыгы менен айырмаланат – бул булчуң аракет миллиондогон жолу кайталангандан кийин да “чарчабайт”!
Техастан Амурга
Далластан келген окумуштуулардын ачылышы дүйнөнүн булуң-бурчунан келген көптөгөн илимпоздорду шыктандырды. Бирок, бир гана робототехник өз тажрыйбасын ийгиликтүү кайталай алган – Александр Николаевич Семочкин, Беларусь мамлекеттик педагогикалык университетинин маалыматтык технологиялар лабораториясынын башчысы.
Адегенде ойлоп табуучу америкалык кесиптештердин ойлоп табуусун массалык түрдө ишке ашыруу жөнүндө Science журналында жаңы макалаларды чыдамдуулук менен күткөн. Мындай болбогондуктан, амурдук илимпоз өзүнүн пикирдештери менен бирге эң сонун тажрыйбаны кайталап, өз колдору менен жез зымдан жана линиядан жасалма булчуңдарды жасоону чечти. Бирок, тилекке каршы, көчүрмө жарактуу эмес.
Сколководон илхам
Дээрлик ташталган эксперименттерге кайтуу Александр Семочкин кокусунан аргасыз болгон - окумуштуу Сколководогу робототехника конференциясына келип, ал жерде Зеленограддык Neurobotics компаниясынын жетекчиси, пикирлеш адамы менен таанышкан. Маалым болгондой, бул компаниянын инженерлери балык уулоо жиптеринен булчуңдарды жасоо менен да алек болушат, алар жашоого жарамдуу.
Туулган жерине кайтып келген Александр Николаевич эмгекке жаны куч менен киришти. Бир жарым айдын ичинде ал ишке жарамдуу жасалма булчуңдарды чогултуп гана тим болбостон, аларды бура турган станокту да түзө алды, ал балык уулоо линиясынын түрмөктөрүн жасай алды.катуу кайталануучу.
Жарыялоочу жасалма булчуң
Беш сантиметрлик булчуңду жаратуу үчүн А. Н. Семочкинге бир нече метр зым жана 20 см кадимки балык уулоо жиби керек. 3D басып чыгарылган булчуңдарды "өндүрүүчү" машина, демекчи, булчуңду 10 мүнөттө бурат. Андан кийин конструкция +180 градус Цельсий боюнча ысытылган духовкага жарым саатка коюлат.
Мындай булчуңду электр тогунун жардамы менен активдештире аласыз – анын булагын зымга туташтырсаңыз болот. Натыйжада, ал ысый баштайт жана балык уулоо линиясына жылуулукту өткөрүп берет. Аппарат бурган булчуңдун түрүнө жараша чоюлуп же жыйрылат.
Ойлоп табуучунун пландары
Александр Семочкиндин жаңы долбоору – жаратылган булчуңдарды баштапкы абалына тезирээк кайтууга “үйрөтүү”. Буга электр зымынын тез муздашы жардам берет - окумуштуу мындай процесс суу астында тезирээк ишке ашат деп болжолдойт. Мындай булчуң алынгандан кийин Беларус мамлекеттик педагогикалык университетинин антропоморфтук роботу Искандерус анын биринчи ээси болуп калат.
Окумуштуу өзүнүн ойлоп тапканын сыр сактабайт - ал YouTube'га видеолорду жарыялайт, ошондой эле балык уулоо жибинен жана зымдан булчуңдарды бура турган машинаны жасоо боюнча деталдуу көрсөтмөлөрдү камтыган макала жазууну пландаштырууда.
Убакыт токтобойт - биз айткан жасалма булчуңдар эндо- жаналапароскопиялык операциялар. Ал эми алардын катышуусу менен "Дисней" лабораториясында алар иштеген колду чогултушту.
