Инженери от САЩ разработиха изкуствени сухожилия от здрав и гъвкав

Инженери от Съединени американски щати създадоха изкуствени сухожилия от здрав и еластичен хидрогел. Като прикрепили сухожилия, сходни на гумени ленти, към двата края на дребен откъс от мускул, отгледан в лаборатория, те получили „ мускулно-сухожилен блок “, който по-късно бил обвързван с пръстите на роботизирана ръка. Когато мускулът адуктор е бил подтикван, сухожилията са предиздвикали пръстите да се свиват три пъти по-бързо и с 30 пъти по-голяма мощ спрямо сходен план без свързващи сухожилия.

През последните години инженерите се учат по какъв начин да употребяват същинска мускулна тъкан за задвижване на „ биохибридни роботи “, направени както от жива тъкан, по този начин и от изкуствени съставни елементи. Но в по-голямата си част тези структури са лимитирани във връзка с количеството придвижване и мощ, които могат да произведат.

Новата мускулно-сухожилна единица, създадена от откриватели от Масачузетския софтуерен институт, може да се трансформира в повсеместен възел за необятен набор от биохибридни роботи. Присъщата му модулност ще опрости създаването на необятен набор от роботизирани приложения – от микрохирургични принадлежности до адаптивни самостоятелни проучвателен машини, написа MIT News.

Изследователите са употребявали полимерен хидрогел като материал за изкуствените сухожилия. След като опитали с еластичността и здравината, те създали три типа задвижващи механизми, представляващи централен мускул, две свързващи сухожилия и устройство за захващане като скелет. Знаейки коравината на мускула и скелета, те пресмятат мечтаната коравина на сухожилията.

След като гелът става подготвен, кабелите се запълват с него и сухожилията се свързват с мускулната тъкан, отгледана в лабораторията. Краят на всяко сухожилие е прикован към пръст на роботизираната ръка.

Когато мускулите се свиват, сухожилията събират пръстите на захвата. По време на многочислените опити откривателите открили, че мускулно-сухожилният захват работи три пъти по-бързо и генерира 30 пъти по-голяма мощ в съпоставяне със захват, задвижван единствено от линия мускулна тъкан. Освен това новият дизайн поддържа тази успеваемост в продължение на 7000 мускулни контракции.

Като цяло инженерите открили, че прибавянето на изкуствени сухожилия е нараснало съотношението мощност/тегло на робота 11 пъти. С други думи, системата се нуждае от доста по-малко мускули, с цел да извърши същото количество работа.

„ Повечето задвижващи механизми, с които инженерите нормално работят, е доста мъчно да се създадат дребни “, изяснява Риту Раман, началник на изследователския план. – „ След избран размер главните физични закони стопират да работят. Предимството на мускулите е, че всяка клетка е самостоятелен изпълнителен механизъм, който генерира мощ и основава придвижване. По този метод по принцип могат да се основават роботи, които са в действителност дребни. “

Мускулните задвижващи механизми имат и други преимущества, които екипът на Раман към този момент е показал: тъканта може да става по-силна, до момента в който се тренира, и да се възвръща по натурален метод, когато е засегната. Това значи, че мускулните роботи могат да бъдат изпратени да изследват места, които са прекомерно отдалечени или рискови за хората. А биороботите биха могли да правят интервенции в човешкото тяло.