Искусственные мышцы научились менять форму и восстанавливаться

В журнале Science Advances опубликовано исследование, в котором описан новый тип искусственных мышц для робототехники. Разработка позволяет приводам изменять форму, восстанавливать повреждения и использоваться повторно в других устройствах, что может повлиять на принципы проектирования мягких роботов.

В основе технологии — диэлектрические эластомерные актуаторы (ДЭА). Это мягкие материалы, способные изменять форму под действием электрического тока. Они уже применяются в носимых устройствах и роботизированных захватах для работы с хрупкими объектами.

Новизна подхода заключается в добавлении материала с изменяемым агрегатным состоянием: при комнатной температуре он остается твердым, а при нагреве или воздействии магнитного поля становится текучим. Это позволяет электродам внутри системы перемещаться и перестраиваться даже во время работы.

В традиционных системах расположение электродов фиксировано, что ограничивает функциональность роботов и требует переработки конструкции при смене задач. Новая разработка позволяет электродам разделяться, объединяться и менять положение в трехмерном пространстве без остановки работы устройства.

По данным авторов, это дает возможность одному и тому же роботу выполнять разные операции — от захвата до сгибания и расширения — без конструктивной модификации.

Отдельное внимание в исследовании уделено устойчивости к повреждениям. При нарушении целостности проводящих элементов материал может переходить в жидкое состояние, восстанавливая структуру или перенаправляя электрический поток. Это позволяет системе продолжать работу даже при частичных сбоях.

Также заявлена возможность повторного использования материала. Электродный компонент можно извлечь в жидком виде и применить в новой системе. В испытаниях уровень функционального восстановления составил около 91% после нескольких циклов переработки.

Соавтор работы, профессор Чон Юн Сун из Сеульского национального университета, отметил, что речь идет о переходе от статичных элементов к программируемым материалам, способным к самовосстановлению и изменению формы.

По оценке исследователей, технология может быть применена в мягкой робототехнике, адаптивных механизмах и устройствах, работающих в условиях повышенной нагрузки или повреждений, а также в разработке динамических дисплеев и новых типов исполнительных систем.