عضله‌ی مصنوعی

shape
shape
shape
shape
shape
shape
shape
shape
عضله مصنوعی - شرکت دانش بنیان عصررایانه

عضله‌ی مصنوعی

وقتی گیاه خیار در حال رشد است، پیچک های خودش را برای پیدا کردن تکیه گاه به سمت بالا و در جهت نور رشد می دهد تا بتواند خودش را زیر بیشترین نور ممکن قراردهد، این پیچک ها با وجود ظریف بودن می توانند نیروی کشش بسیار زیادی را تولید بکنند. محققین در انستیتو تکنولوژی ماساچوست(MIT) توانسته اند از این مکانیسم برای تولید فیبر های منقبض شونده‌ای استفاده بکنند که می توان از آن ها به عنوان عضله ی مصنوعی در ربات ها، اندام های مصنوعی و موارد مشابه استفاده نمود.

در گزشته ایده های بسیاری برای تولید عضلات مصنوعی داده شده بود؛ مثل سیستم های هیدرولیک، موتورهای سروو(servo motors) ، آلیاژ حافظه دار (shape-memory metals) و پولیمرهایی  که به محرک‌های مختلف پاسخ میدهند ولی تمامی این ها محدودیت هایی دارند مثل وزن زیاد،  قدرت کششی پایین و یا سرعت پایین عکس العمل ولی سیستم جدید که بر اساس فیبر ها ساخته شده می تواند چندین برابر وزن خودش را بکشد وزن کمی دارد و سریع  عمل می کند.

عملکرد فیبرهای جدید

روش عمل این فیبرهای جدید در الحاق کردن دو ماده ای است که توانایی انقباضشان در گرما متفاوت است. (همانند سیستمی که در ترموستات ها استفاده می شود) وقتی که به این ماده گرما داده میشود، یک طرف از از طرف دیگر بیشتر منقبض میشود. طرفی که کمتر منقبض می شود جلوی رشد طرف دیگر را میگیرد و در نتیجه فیبر به طرفی که با سرعت کمتر منقبض می شود پیچ می خورد.

با الحاق کردن دو پلیمر با همدیگر محققین MIT توانستند فیبری بسازند که می توانند آن را چندین برابر اندازه اش بسط دهند و پس از رها شدن فیبر خودش به شکل یک مار پیچ جمع میشود. بر اساس گفته های محققین وقتی برای اولین بار به فیبر دست زدند فیبر به تغییر گرمای کوچک واکنش نشان داد و حتی از قبل هم بیشتر پیچ خورد و نیروی کشش قوی تولید کرد؛ سپس بلا فاصله بعد از جدا شدن منبع گرما به حالت اولیه باز می گردد. محققین این کار را بیش از 10000 بار تکرار کردند و هر بار فیبر بدون مشکل منقبض و منبسط شد. یکی از دلایل طول عمر و کارایی بالا این است که تنها یک درجه سلسیوس برای تغییر اندازه کافی است.

از چند میلیمتر تا چند میکرون

فیبر ها در اندازه های مختلف می باشند از چند میلیمتر تا چند میکرومتر در عرض و می توان آن ها را به راحتی در بسته های که تا صد ها متر طول دارند تولید کرد.  تست های گوناگون نشان داه اند که این فیبر ها می توانند تا 650 برابر وزن خود را بلند کنند.
می توان میزان پیچشی که در فیبر رخ می هد را برنامه ریزی کرد؛ بر اساس میزان پیچش اولییهای که به فیبر داده میشود و با ندازه گیری نیروی مورد نیاز و دادن گرمای مناسب می توان دقیقا کشش خاصی را در فیبر ایجاد کرد، تا فقط همان میزانی که لازم است نیرو تولید شود.

در طی تست ها، فیبر ها را با شبکه ای از سیم های نانو رسانا پوشاندند. این شبکه توانایی عمل کردن مثل یک سنسور را دارد و می تواند میزان فشاری که فیبر در حال تحمل یا اعمال کردن است را بسنجد. در آینده می توان درون این فیبر ها گرمکن هایی را تحویه کرد تا دیگر نیازی به یک وصیله خارجی برای گرم کردن فیبر نباشد. برای تولید نیروی بیشتر می توان چندین فیبر را کنارهم در دسته هایی قرار داد، همانند تار های ماهیچه ای و با استفاده از سنسور ها حسی جا گذاری شده در این بسته فیبر ها می توان بازخوردی از شرایط به دست آورد.

کاربرد فیبرهای به عنوان عضله مصنوعی

از این فیبر ها میتوان به عنوان عضله مصنوعی در اندام های مصنوعی و یا روبات ها استفاده کرد. برخی از اندام های مصنوعی می توانند تا 13 کیلوگرم نیز وزن داشته باشند که بیشتر این وزن از فعال کننده های این اندام ها می آید؛ به همین دلیل داشتن جایگزینی که نه تنها بسیار سبک تر است بلکه می تواند نیروی کشش بالایی نیز تولید بکند به پیشرفت صنعت تولید عضو مصنوعی کمک شگرفی میکند و راه را برای پیشرفت های بیشتر باز خواهد کرد.

 

                  نمونه ای از عضله ساخته شده در داشگاه MIT

یک دیدگاه :

  1. فیبر ها آیا با افزایش دما هم تغیری در سایزشون ایجاد میشه؟ _پس اگه ایجاد بشه هنوز جای کار داره این پژوهش

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *