Naukowcy z Uniwersytetu w Cambridge opracowali sztuczne mięśnie, które mogą uczyć się, a następnie powtarzać konkretne schematy ruchowe. Pierwszy raz sterowanie ruchem i pamięć zostały połączone w materiale syntetycznym.
Takie mięśnie wykonane są z gładkiego plastiku i mogą być używane w różnych dziedzinach. Zdolność do zapamiętywania manewrów jest atutem w dziedzinach takich robotyka, lotnictwo, budowanie egzooszkieletów i aplikacje biomedyczne.
Chociaż sztuczne mięśnie i polimery, które mogą pamiętać kształty są już od dawna znane, to jednoczesne ich przemieszczanie i pamięć nie zostały wcześniej opracowane.
Teraz, naukowcy Uniwersytetu Cambridge wyprodukowali taki materiał, zwany elektromechaniczną pamięcią polimerową (EMM).
Mięśnie to wiązki komórek, które powodują ruch zwierząt. Istnieją trzy różne ich rodzaje u kręgowców: mięśnie sercowe, mięśnie ruchów mimowolnych, które regulują pracę narządów takich jak pęcherz i jelita, a także mięśnie, które są zależne od naszej woli. Jeśli w tych ostatnich ruch jest wystarczająco dużo razy powtarzany, dochodzi do rozwoju pewnego typu pamięci. Dzięki niej możemy np. jeździć na rowerze czy sprawnie grać na instrumencie bez ciągłego zastanawiania się nad wykonywanymi ruchami.
Po chemicznej modyfikacji cienkich pasków ze zginającego się i handlowo dostępnego materiału, który jest używany w bateriach i ogniwach paliwowych, badacze zaprogramowali różne kształty w różnej temperaturze i nauczali sztuczny mięsień pamięci ruchowej związanej z każdym z nich. Ruchy mogą być później odtwarzane jeden po drugim, na żądanie, wracając do temperatury, która została użyta do zaprogramowania.
Przemiany kształtu i ruchu są odwracalne: poszczególne stany mogą być przełączane tysiące razy za pomocą wejść niskiego napięcia (od jednego do dwóch woltów). Tak niskie napięcia są zgodne biologicznie z organizmami żywymi, co w przyszłości może doprowadzić do stworzenia użytecznych implantów mięśniowych zdolnych do zapamiętywania ruchów.
Ze względu na wysoką elastyczność, wszechstronność i stosunek mocy do masy sztuczne mięśnie mają potencjał, aby być bardzo przydatne w nowej technologii. Dzięki dodaniu do nich pamięci ruchowej zbliżamy się do stworzenia w pełni funkcjonalnych struktur możliwych do wszczepienia w organizm żywy. W przyszłości mogą mieć szerokie zastosowanie w przemyśle, medycynie, robotyce i wielu innych dziedzinach.
- Electro-mechanical actuator with muscle memory Mater. Chem. C, 2014,2, 8029-8034 DOI: 10.1039/C4TC00904E
- http://phys.org/news/2014-11-artificial-muscle-capable-movements.html
Opracowała: Anna Skorupa
Korekta: Maciej Bielak-Wolanin
