Лучшего понимания мягкие искусственные мышцы

Искусственные мышцы силы воли мягких роботов и носимых устройств в будущем. Но еще нужно понимать о базовой механике эти мощные структуры для того, чтобы проектировать и создавать новые устройства.

Теперь, исследователи из Гарварда Джон А. Полсон Школы инженерных и прикладных наук (Seas) обнаружили ряд фундаментальных физических свойств искусственных мышечных волокон.

«Тонкие мягкие нити, которые могут легко потянуться, прогнуться, поворот или сдвиг способны крайних деформаций, которые приводят к узл-как, тесьму или петли-как структуры, которые могут хранить и высвобождать энергию легко», — сказал Л. Махадеван, Лоле Англии де Valpine профессор прикладной математики, Организменной и эволюционной биологии, и физики. «Это была использована в нескольких экспериментальных групп в последнее время, чтобы создать прототипы искусственных мышечных волокон. Но как топологии, геометрии и механики, эти тонкие волокна объединяются во время этого процесса не совсем ясно. Наше исследование объясняет теоретические положения, лежащие в основе этих преобразований формы, и проливает свет на базовые принципы дизайна».

«Мягкие волокна являются основной единицей мышцы и может быть использовано в робототехнике для умных тканей, которые могут реагировать на раздражители, такие как тепло и влажность», — сказал Николай Карлов, аспирант в области прикладной математики и первый автор бумаги. «Возможности бесконечны, если мы можем понять систему. Наша работа объясняет сложное строение мягкая, сильно растягивается и скрученных волокон, и обеспечивает руководящие принципы для лучших проектов».

Исследование опубликовано в физическая.

Мягкие волокна, или нити, может быть растянут, стриженый, погнутые или скрученные. Как эти различные действия, взаимодействуя, образуют узлы, косы, спирали важно, чтобы дизайн мягкой приводы. Представьте себе, растягивания и скручивания резинкой так туго, как вы можете. Как крутить туже и туже, часть группы будет выскочить из самолета и начать скручивания вокруг себя в кольцо или узел. Эти витки и петли, в нужном виде, может быть использована для приведения в действие узловатые волокна.

Исследователи обнаружили, что различные уровни растягивать и скручивать результате в разных видах сложных неплоских фигур. Они характеризуются, какие формы приводят к пережатые петли, которые в плотные рулоны, и смесь из двух. Они обнаружили, что пре-стретч имеет важное значение для формирования рулонов, так как эти формы являются наиболее стабильными при растяжении, и показывал, как такие катушки могут быть использованы для производства механической работы.

«Это исследование дает нам простой способ, чтобы предсказать, как мягкие нити будет реагировать на скручивание и растягивание», — сказал Чарльз.

«Двигаясь вперед, наша работа может быть полезным и в других ситуациях, связанных спутанных нитей, а в волосах кудри, динамика полимеров и динамика линии магнитного поля на солнце и другие звезды», — сказал Махадеван.

Эти исследования выполнены в соавторстве Маттиа Гаццола, доцент кафедры механических наук и инженерии в Университете Иллинойса, и бывший член группы. Она была частично поддержана Национальным научным фондом.

сделать разницу: спонсорские возможности