Inginerii elveţieni au creat primul motor în formă de fir. Cum funcționează
Adaugă-ne ca sursă preferată în Google
Urmărește Libertatea in Google Discover
O echipă de ingineri de la Școala Federală Politehnică din Lausanne (EPFL) a reușit să dezvolte primul motor în formă de fir din lume. Dispozitivul funcționează pe baza unui principiu electrostatic surprinzător de simplu și oferă o soluție eficientă la una dintre cele mai mari provocări din robotica modernă: reproducerea mișcărilor fine și naturale ale corpului uman, relatează Piataauto.md.
Cuprins:
Dezvoltarea roboticii avansate s-a lovit ani la rând de o problemă tehnică majoră. Pentru mișcările de precizie, cum ar fi articularea degetelor unei mâini sau mimica facială, electromotoarele rotative obișnuite sunt greoaie și dificil de integrat.
Deși utilizarea angrenajelor cu pinioane, cremaliere sau scripeți oferă o alternativă, roțile dințate foarte mici au puțini dinți, ceea ce face ca mișcarea să devină sacadată și să piardă din forța aplicată.
Din acest motiv, cercetătorii din întreaga lume au încercat să dezvolte așa-numiții „mușchi artificiali” sub formă de tendoane capabile să se contracte și să se relaxeze.
Până acum s-a experimentat cu circuite pneumatice, geluri, polimeri sau elastomeri dielectrici care reacționează la impulsuri termice sau electrice, însă soluțiile existente vin la pachet cu numeroase limitări constructive.
Cum funcționează motorul în formă de fir: Câmp electric în loc de magneți
Invenția echipei elvețiene elimină majoritatea acestor blocaje printr-o arhitectură simplă. Privit de la distanță, motorul seamănă cu un simplu fir subțire.
La o analiză microscopică, dispozitivul este format din două fibre spiralate introduse una în interiorul celeilalte: o fibră internă cu diametru mai mic și o fibră externă, mai mare, care joacă rolul de carcasă fixă sau stator.
Spre deosebire de motoarele electrice tradiționale, care generează mișcare prin câmpuri electromagnetice, noul motor elvețian folosește un câmp electric și atracția electrostatică.
În interiorul fiecărei fibre se află câte trei fire subțiri din cupru, izolate electric și înfășurate elicoidal, care formează un circuit trifazic.
La aplicarea curentului electric, secvențierea celor trei faze face ca electrozii fibrei interioare să încerce continuu să se alinieze cu cei ai fibrei exterioare.
Datorită geometriei elicoidale, această tendință de aliniere generează o forță axială continuă, determinând fibra interioară să culiseze telescopic înainte și înapoi, în funcție de modul în care este controlată tensiunea.
Tensiune de mii de volți și o frecare eliminată prin ulei siliconic
Ideea de la care au pornit cercetătorii își are rădăcinile într-o lucrare teoretică publicată în Japonia în anul 1994, rămasă însă neaplicată la nivel practic până în prezent.
Inginerii de la EPFL au perfecționat conceptul și l-au transformat într-un dispozitiv pe deplin funcțional.
Pentru a obține un randament optim, sistemul operează la tensiuni înalte, cuprinse între 2.000 și 3.000 de volți (2-3 kV), dar la un intensitate a curentului extrem de redusă, de doar 2,5 miliamperi pe canal, garantând astfel o funcționare în siguranță.
O altă provocare majoră a fost eliminarea frecării dintre fibra internă și cea externă, problemă care ar fi redus masiv din eficiență, în special dacă firul este îndoit în timpul utilizării.
Oamenii de știință au rezolvat această problemă prin introducerea unui strat extrem de subțire de ulei siliconic, care asigură o alunecare lină.
Un mare avantaj al acestui motor constă în faptul că lungimea sa de cursă nu este limitată de elasticitatea materialului, așa cum se întâmplă la alți mușchi artificiali, ci doar de lungimea fibrei interne.
Testele au arătat că propulsia funcționează fără probleme chiar și pe o lungime a firului de până la 100 de metri.
De la expresii faciale robotice până la proteze medicale și industrii de precizie
Rezultatele obținute în laborator indică o putere de acționare impresionantă raportată la dimensiuni. Un singur fir-motor are capacitatea de a ridica o greutate de 75 de grame.
În cadrul demonstrațiilor, un grup de doar patru motoare conectate a reușit să acționeze un deget robotizat care ținea o ciocolată cu o greutate de 46 de grame.
Aplicațiile practice ale acestei tehnologii sunt vaste. Prin poziționarea a circa zece astfel de motoare sub pielea sintetică a unui robot umanoid, se pot obține expresii faciale extrem de naturale și nuanțate, de la un zâmbet fin până la ridicarea unei sprâncene.
De asemenea, fibrele pot fi legate în mănunchiuri groase pentru a forma structuri musculare complexe. Spre exemplu, o rețea din 200 de astfel de fire integrate în brațul unui robot ar permite palmei să ridice greutăți de peste 15 kilograme.
Echipa din spatele proiectului este condusă de profesorul Sylvain Schaller, doctor în fizica dispozitivelor electronice, alături de profesorul Herbert Shea. Pentru a aduce invenția pe piața comercială, Sylvain Schaller a fondat deja startup-ul Elecsyor.
Noile motoare-fir au potențialul de a revoluționa nu doar domeniul roboticii, ci și producția de proteze medicale inteligente, dezvoltarea de exoschelete sau realizarea de mecanisme de înaltă precizie pentru industria microscopică.
![Raiul pe pământ! Mirela Vaida trăiește într-o casă de vis, cu 5 camere, perete de sticlă spre pădure și piscină de 30.000 €. Cum arată locuința vedetei [GALERIE FOTO]](https://images.libertatea.ro/1/zgXk9ljaHR0cHM6Ly9hcGktd2lkZ2V0cy5yaW5naWVyLnJvL3N0b3JhZ2UvdXBsb2Fkcy9hcnRpY2xlLzlocWV1SVFQTU5YSGFPdVJ5dEhmRnhFdU5tZWk1cmNRUWR1YzZzYlcuanBnkZMFzQHgzQEw3gABoTEE)
