Новое достижение робототехники: американские исследователи создали искусственную мышечную клетку, которая в будущем, как они ожидают, пригодится при разработке микророботов, способных передвигаться в человеческих сосудах. В эксперименте модифицированные волокна сформировались в мышечную ткань, по своим свойствам невероятно близкую к человеческой, сообщает zex2.ru.

Для управления искусственными мышцами, созданными на основе генетически модифицированной клетки обычной мускулатуры, ученые из Массачусетского технологического института и Пенсильванского университета использовали пучок света. Таким образом, они еще и прибегли к применению достижений оптогенетикы - молодой, но уже многообещающего научной дисциплины. Однако обо всем по порядку.

Для своего исследования ученые выбрали скелетную мышечную ткань - такой материал для исследований крепче и выносливее, чем, например, сердечные или гладкие мышцы. Кроме того - что важно - волокнами скелетной мышечной ткани можно управлять с помощью внешних импульсов. Обычно в лабораториях импульсы от нервной ткани человека заменяют с помощью пары электродов, на которые подается напряжение, объясняют в МТИ.

Однако во время исследований в области робототехники такой метод не является оптимальным: электроды на участках мышечной ткани пришлось бы размещать очень часто, и такое количество электродов стала бы избыточным весом для миниатюрного робота. Поэтому ученые решили прибегнуть к достижениям оптогенетикы: раньше во время исследований в этой дисциплине удалось модифицировать нейроны таким образом, чтобы они могли реагировать на короткие лазерные импульсы .

Вместе с коллегами руководитель исследования Гарри Асада из МТИ совершил генетические модификации в структуре миобластов , чтобы усилить выработку восприимчивого к свету протеина. После того, как модифицировать миобласты соединили в мышечные волокна, их облучали 20-миллисекундными импульсами синего света. Выяснилось, что такие волокна реагируют на раздражители, в зависимости от объема облучения: узкий луч, который попадает на одно волокно, приводит к сокращению только его одного, тогда как более широкий, охватывающий несколько волокон, - к сокращению всех их сразу.

Далее ученые интегрировали модифицированные волокна в гидрогель - в этом случае основу для формирования искусственной мышечной ткани. Ученые установили, что сложившаяся мышечная ткань реагирует на лазерные импульсы так же хорошо, как и отдельные ее волокна. Кроме того, чем чаще ученые измеряли усилия искусственного мышцы с помощью микромеханических сенсора, тем сильнее он становился: это нагрузка была некой тренировкой, которая способствовала развитию волокон.

По мнению Асада, достижения его команды уже в ближайшее время можно будет применить, например, при испытании лекарств от болезней двигательного аппарата: их целебные свойства можно будет наблюдать по реакции искусственной мышечной ткани.

Прежде всего, как ожидают ученые, результаты их работы прежде пригодятся при разработке микророботов, на которых в медицине возлагают большие надежды.

Итак, как же работают наши мышцы. С давних времен, данный вопрос интересовал многих ученых в этой области. Причиной такого интереса, было то, что наши мышцы играют очень важную роль во многих жизненных проявлениях на нашей земле.

Под микроскопом наши мышцы выглядят как сочетание светлых и темных полос. Мышцы состоят из так званых белковых нитей. При мышечном сокращении происходит некое скольжение тонких и толстых нитей. Кроме этого выделяют и промежуточные волокна.

Мышечная система больше всего развита по сравнению с другими системами организма. Поэтому для обеспечения полноценной работы мышц, требуется значительное количество энергии. В человеческом организме для этого используется три основных источника поступления энергии. Прежде всего, это углеводы , жиры и креатинофосфат . Главным различием между ними является количество освобождаемой при их использовании энергии.

На заметку. Беговая дорожка – это самый отличный и простой способ для поддержания своей фигуры в тонусе. Купить её можно на сайте интернет-магазина - http://www.elitesport.com.ua

Следите за своей фигурой? Тогда Вам будет интересно, как быстро накачать пресс в домашних условиях.

Интересные статьи , свежие новости, фото и видео армрестлинга в Белоруссии. Подробнее читайте на сайте: http://belarm.by/

Искусственные мышцы новая разработка ученых

Учеными из Национального университета Сингапура был создан новый тип искусственных мускулов, чьи показатели впечатлили коллег. Дело в том, что этот новый тип мускулов может растягиваться в пять раз, если учитывать их начальную длину, а вес, который они могут поднимать, превосходит их собственный в 80 раз.

Цель данной разработки обеспечить роботов удивительными силовыми характеристиками и при этом обеспечить наличие пластики как у человека.

По словам доктора Адриана Кох, который на данный момент является руководителем программы, полученный материал имеет структуру, схожую с мышечными тканями живых организмов.

Основной же интерес вызывает то, что, не смотря на свою силу, пластику и гибкость, эти искусственные мышцы реагируют на электрические управляющие импульсы в течение долей секунды, а это, несомненно, колоссальный результат.

Так, например, на данный момент подобного эффекта не может обеспечить никакая механика или гидравлика. Как рассказывает глава группы, если оснастить роботов данными быстродействующими искусственными мускулами, то тогда можно будет избавиться от механических движений роботов и приблизиться к «пластическим» показателям человека или различных животных. При всем этом, выносливость, сила и точность движений должны превосходить человеческие во много раз.

Данный материал представляет собой сложный композит, который, в свою очередь, состоит из различных полимеров. Используя в данном составе материала эластичные полимеры со способностью растягиваться в 10 раз и полимеров, способных выдерживать вес в 500 раз превышающий свой собственный, позволили добиться таких удивительных результатов. Как сообщают ученые – работа над разработкой будет длиться еще не один год, а в течение нескольких лет, планируется создать несколько видов конечностей для роботов, которые оснастят данным видом искусственных мускулов. Интересно то, что конечность будет иметь вес и размер в два раза меньше человеческого аналога, однако шансов на победу у человека будет не много.

Несмотря на то, что данная разработка является наиболее интересной для группы ученых именно в этой сфере, параллельно они планируют использовать полученный материал для иных целей. Так, например, новый материал способен выполнять превращение механической энергии в электрическую энергию и наоборот. И поэтому ученые параллельно занимаются разработкой конструкции электрического генератора на основе мягких полимерных материалов. Интерес тут представляет тот факт, что по планам его вес составит около 10 килограмм, а вырабатывать электроэнергии сможет столько же, сколько вырабатывает традиционный генератор, используемый в турбинах ветрогенераторов и весом в 1 тонну.

Созданы невероятно сильные искусственные мускулы, изготовленные из сплетенных углеродных нанотрубок
Категория: Нанотехнологии

автор: NanoMan | 21 ноября 2012 | Просмотров: 7333

Основой подвижных частей современных роботов являются механические узлы. приводимые в действие электрическими, гидравлическими или пневматическими приводами. Но в последнее время исследователи все больше и больше смотрят в сторону искусственных мускулов. которые могут обеспечить создание более легких, более подвижных и сильных суставов робототехнических устройств. К сожалению, те искусственные мускулы, которые уже удавалось создать исследователям. обладают некоторыми отрицательными характеристиками, к примеру, большим временем срабатывания и большим количеством потребляемой энергии, что делает нецелесообразным их практическое использование. Но прогресс не стоит на месте и результатом этого стало появление еще одного вида искусственных мускулов, изготовленных на основе волокна из углеродных нанотрубок. пропитанного обычным воском. И эти искусственные мускулы выигрывают по всем параметром у других созданных ранее подобных вещей.

Искусственные мускулы из углеродных нанотрубок могут поднять вес, в 100 тысяч раз превышающий их собственный вес, а механическая энергия, которую они вырабатывают, в 85 раз превышает энергию, производимую мускулами естественного происхождения с такими же габаритами, согласно данным исследователей из Техасского университета в Далласе и их коллег из Австралии, Китая, Южной Кореи, Канады и Бразилии.

Новые нанотрубочные искусственные мускулы работают за счет комбинации углеродной пряжи с воском. Высокая температура, получаемая за счет проходящего через углеродные нанотрубки электрического тока, заставляет воск расширяться, увеличивая объем пряжи. При этом, длина всего мускула сокращается за счет более сильного скручивания волокон пряжи. Управляя нагревом можно заставить воск плавиться или кристаллизоваться, заставляя удлиняться или укорачиваться весь мускул, производящий при этом механическое перемещения. Такая мускульная пряжа может быть закручена в петли, вплетена в ткани или из нее самой можно соткать ткань.

Такие искусственные мускулы могут стать основой различных миниатюрных двигателей и движущихся компонентов различных устройств. К сожалению, из-за принципа действия и характера использованных материалов такие искусственные мускулы нельзя использовать внутри живых организмов. Поэтому с идеей увеличить свою силу за счет вживления искусственной мускулатуры придется еще немного обождать.

Описание проведенных исследований и их результаты были опубликованы в одном из последних выпусков журнала Science.

Искусственные мышцы для робота

Современные приводы механических рук и ног роботов представляют собой, как правило электро и пневмоприводы. Однако человеческие мышцы по своей скорости, а также удельной мощности превосходят их. Таким образом, традиционные приводы никак нельзя считать совершенными. Для решения данной проблемы ученые решили попытаться создать искусственные мышцы. аналогичные по характеру действия на природные, и, похоже, им это удалось.

Говорить о создании готовых к применению искусственных мышц еще преждевременно, однако базовые принципы, на основе которых они будут создаваться, уже сейчас понятны. Профессором Массачусетского технологического института Сиднеем Йипом было сделано заявление, что ему известен метод создания искусственных мышц, обладающих высокой скоростью. Подобные мышцы будут создаваться на основе полимеров.

Профессор утверждает, что такая синтетическая мышца сможет тысячекратно превзойти скорость человеческой. Она будет бесшумна, энергоэффективна и проста в конструктивном отношении. В основе исследования ученых заложены работы в области по электропроводным полимерам. Авторы исследований не уточняют, какой именно материал будет использован. Не известно, достаточно ли для этого http://pro-ptr.ru/ купить гранулы пвд, либо необходимо применить иные исходные материалы, однако в том, что такой материал будет разработан, сомнений нет.

Находкой коллектива Массачусетского института является отказ от ионов в электропроводных полимерах. Раньше для получения нужных характеристик в состав последних вводились ионы, которые присоединяясь к цепочке, создавали изгиб, называемый солитоном. Для того, чтобы солитон изгибался, к нужным участкам солитона подводили электрический ток. Насыщение полимера ионами, хотя и дает выигрыш в мощности искусственных мышц, однако при этом растет масса и теряется скорость.

Ученые пошли по другому пути, отказавшись от добавления ионов. В результате воздействия на полимер световым лучом определенной частоты, можно добиться сгиба или разгиба при многократном увеличении скорости. Данная технология создания искусственных мышц пока не была реализована на практике, однако в компьютерных моделях она демонстрирует очень хорошие результаты. Ценность технологии заключается в том, что её можно распространить не только на роботов, но и применить для людей, потерявших возможность движения определенных конечностей. Импланты из подобных искусственных мышц смогут кардинально решить этот вопрос. Пока же остается ждать промышленного варианта данного изделия.

Комментариев пока нет!

Это интересно

Илья Муромец - самый известный, но в то же время самый загадочный герой древнерусского эпоса. Как сказочный герой он известен финнам.

В том месте, где река Кова впадает в Ангару, находится чрезвычайно опасная аномальная зона Дьявольское кладбище. Это место давно настораживает исследователей. По воспоминаниям.

В апреле 1995 г. средства массовой информации рас­пространили сообщение, что при бурении скважины на Кольском полуострове - самой глу­бокой в мире - произошла таинственная авария. При приближении.

Богуслав – один из самых старейших городов киевской области. Он располагается на реке Рось. Основал город Ярослав Мудрый для защиты от кочевников. Есть легенда.

Источники: texnomaniya.ru, fitnessenter.ru, www.sciencedebate2008.com, www.dailytechinfo.org, www.objectiv-x.ru