«Разработан полимер, способный выполнять функции мышц»

[deusexbox]

Старая статья, но я считаю, что может быть полезна для истории
Целиком находится здесь.




Еще в 2007 году США был разработан полимер, способный выполнять функции мышц.

Специалисты Университета штата Северная Каролина объявили о том, что ими разработан новый полимер, способный выполнять функции мышц. Как заявляется, подобные материалы могут совершить революцию в протезировании. Механические руки и ноги будут проектироваться по образу и подобию живых конечностей, а управление ими сможет осуществляться при помощи сигналов нервной системы.

Разработки подобных материалов ведутся с начала 90-х годов.
В феврале 2001 года были разработаны два типа искусственных мускулов EAP (электроактивные полимеры), представляющие собой полимерную ленту, состоящую из молекул углерода, фтора и кислорода.

При прохождении электрического импульса материал сжимался или растягивался в зависимости от полярности тока.
Как тогда считалось, робот, оснащенный полимерными мышцами, мог сохранять малый вес и размеры, что делало возможным его отправку на астероиды, кометы или малые спутники планет. Но с началом нового века интерес с искусственным мускулам стали проявлять медики.

То есть, сначала разработка шла в разрезе космических программ и развития роботехники, и только позже подключилось внимание мед.кругов.




По всему миру ведется разработка протезов, управляемых силой мысли. Они имеют несколько разновидностей. Можно делать протез, напрямую фиксирующий сигналы мозга через электроды, вживленные в голову или, что более предпочтительно, через электроэнцефалограф. Но есть разработки протезов, которые подключаются не к мозгу, а к нервным окончаниям на культе».

Как мы знаем, сейчас широкое распространение имеет второй тип. Первый пока невозможен из-за отторжения.

Тем же летом 2007-го года были разработаны манипуляторы Proto 1 и Proto 2, испытанные в Реабилитационном институте Чикаго. (является ведущим в Штатах по совмещению тенологий с живыми людьми)
Существенный недостаток - рука была слишком громоздкой и тяжелой. Кроме того, электромоторы потребляли много энергии. И одним из путей решения этой проблемы ученые посчитали применение искусственных мускулов.

Итак, более-менее современные протезы с новой системой проводимости через электроимпульсы сначала строились на электромоторах, что значительно утяжеляло их вес.
Почему?
При работе с электромоторами считываемые сигналы мозга приходится преобразовывать в команды для протеза. Для этого применяются мощные компьютеры, которые занимают место и требуют дополнительной энергии.


В чем преимущество синтезированных мускулов?
Дело в том, что при относительно небольшом электрическом импульсе некоторые полимеры сжимаются и создают сравнительно высокое усилие. Так, при приложении поля 50 вольт на микрометр EAP NASA могли сжиматься примерно на 50%.
Химики Университета штата Северная Каролина синтезировали новый материал, способный растягиваться уже на 250% при приложении менее 40 вольт на микрометр.
В результате удалось достичь преобразования электрической энергии в механическую на уровне 90%, что является рекордом для таких материалов. При этом он не теряет своих свойств после тысячи рабочих циклов.

Здесь только можно вспомнить руки Адама Дженсена, без усилий таскающие холодильники и пробивающие стены



Кроме того нервная система способна к переобучению, и управление полимерными мышцами проще осуществить, чем электромоторами.
Так же важна обратная связь. К примеру, если человек дотрагивается до чего-либо, то он ощущает предмет. Это важно, чтобы дозировать усилие и ничего не сломать.
Уже есть разработки искусственной кожи. Она наделена сенсорами, фиксирующими прикосновение и отправляющими сигналы прямо в мозг. Человек переживает некоторое подобие боли, если он сжал протез слишком сильно. И эта область изучения свойств материалов при проектировании искусственной руки имеет не меньшую важность, чем полимерные мускулы.