Az MIT kutatóinak alig egy évvel ezelőtt már sikerült működő, mesterséges izmokkal ellátott rovar-robotokat építeni, és ugyan a strapabíróságukra és a működésükre nem lehetett panasz, a hatásfokuk messze elmaradt a hasonlóan apró méretű aktuátoroktól. A kutatók azóta kidolgoztak egy olyan módszert, melynek segítségével olyan mesterséges izmokat tudtak létrehozni, melyek nagyjából 75%-al alacsonyabb feszültségen működnek, mint a jelenlegi változatok, miközben nagyjából 80%-al nagyobb hasznos terhet képesek elbírni. Ezek segítségével épült meg az MIT rovar-robotjainak következő generációja.

Az MIT-n előállított lágy aktuátorok az elasztomer-rétegekből készülnek, amelyeket két nagyon vékony elektróda közé helyeznek, majd egy sima hengerré formáznak. Amikor feszültséget kapcsolnak az aktuátorra, az elektródák összenyomják az elasztomert, és ezt a mechanikai feszültséget használják fel a szárny mozgatásához. Mint azt az MIT kutatói kikísérletezték, minél nagyobb az aktuátor felülete, annál kisebb feszültségre van szükség. Így a kutatók igyekeztek úgy felépíteni ezeket a mesterséges izmokat, hogy annyi ultravékony elasztomer- és elektródaréteget vigyenek fel felváltva egymásra, amennyit csak tudtak.

A kutatóknak első alkalommal sikerült egy 20 rétegből álló aktuátort építeniük, melynek rétegeinek vastagsága mindössze 10 mikrométer, azaz nagyjából olyan vastagok, mint egy vörösvérsejt átmérője. Ez azonban új kihívás elé állította az MIT tudósait: az elasztomereket centrifugálás útján nyújtják a megfelelő vékonyságúra, és a folyamat közben sok esetben egy mikrométer nagyságú buborékok is keletkeznek. Ezek a buborékok ennél a mikrométeres méretnél már számottevő hatékonyságcsökkenést okozhatnak. A kísérletek során azonban rájöttek, hogy érdemes a centrifugálás után, de még az elasztomer nedves állapotában kiszivattyúzni a buborékokat, majd kiszárítani azt. A buborékok eltávolítása csaknem 300%-al növelte az aktuátor által kifejtett erő nagyságát, továbbá jelentősen megnövelte az élettartamát is.

A kutatók optimalizálták az elasztomerekkel összeépítendő vékony elektródákat is, melyek szén nanocsövekből állnak, és amelyek átmérője körülbelül ötvenezred egy emberi hajszál átmérőjének. A szén nanocsövek magasabb koncentrációja növeli az aktuátor teljesítményét, de a sűrű rétegek több hibát is tartalmaznak. Miután a kutatók sikeresen megalkották a 20 rétegű mesterséges izmot, a segítségével megépítették a rovarszerű, lágy aktuátorok által mozgatott robot következő verzióját.

A repülési tesztek során a 20 rétegű elasztomer-aktuátor kevesebb mint 500 volt feszültséget igényelt a működéshez, miközben a robot a súlyának több mint háromszorosát fel bírná emelni a segítségükkel. A robot továbbá húsz másodperces lebegést is abszolvált, ami ugyan nem tűnik soknak, azonban az egyik alkotója szerint ez a jelenlegi leghosszabb repülés, amit egy grammnál kisebb robot valaha is véghez vitt. A mesterséges izom ráadásul több mint 2 millió összehúzódás után is hibátlanul működött.

(Fotó: MIT)

Durván gyorsul a lágy robotika, miközben szinte senki nem is ismeri Megérkezett a legújabb és leggyorsabb lágyrobot fejlesztés, ami gyorsabban képes mozogni szilárd felületeken vagy vízben, mint a lágyrobotok korábbi generációi. Kell emiatt aggódnod? A cikkből kiderül.