Έναν κινητήρα που μοιάζει με κλωστή και μπορεί να ενσωματωθεί ακόμη και σε ρούχα ανέπτυξαν μηχανικοί του Ομοσπονδιακού Πολυτεχνείου της Λωζάνης (EPFL) στην Ελβετία.
Η νέα τεχνολογία, με την ονομασία FiberMotor, συνδυάζει μικρό μέγεθος, ευκαμψία και ικανότητα παραγωγής δύναμης, προσφέροντας νέες δυνατότητες στον τομέα της μαλακής ρομποτικής και των wearable βοηθητικών συσκευών.
Ο κινητήρας έχει διάμετρο μόλις 1 έως 3 χιλιοστά και αποτελείται από δύο ίνες, τοποθετημένες η μία μέσα στην άλλη και τυλιγμένες με λεπτά, μονωμένα ηλεκτρόδια από χάλκινο σύρμα, πάχους ελάχιστα μεγαλύτερου από εκείνου μιας ανθρώπινης τρίχας.
Όταν εφαρμόζεται ηλεκτρική τάση, αναπτύσσονται ηλεκτροστατικές δυνάμεις που ωθούν επανειλημμένα τις δύο ίνες προς ευθυγράμμιση. Ως αποτέλεσμα, η εσωτερική ίνα ολισθαίνει μέσα στην εξωτερική, με κίνηση που θυμίζει τηλεσκοπικό μηχανισμό. Με αυτόν τον τρόπο, η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται απευθείας σε γραμμική κίνηση.
«Το FiberMotor είναι ο πρώτος κινητήρας ολίσθησης σε μορφή ίνας», αναφέρει ο Herbert Shea, επικεφαλής του εργαστηρίου Soft Transducers Laboratory. Όπως επισημαίνει, η συσκευή μπορεί να παράγει αρκετή δύναμη για την κίνηση συστημάτων μαλακής ρομποτικής, διατηρώντας παράλληλα την ευκαμψία της, τη σχεδόν αθόρυβη λειτουργία της και τη δυνατότητα κίνησης και προς τις δύο κατευθύνσεις.
Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Advanced Materials.
Διαφορές από τους συμβατικούς κινητήρες
Η ανάπτυξη του FiberMotor αποτελεί συνέχεια προηγούμενης έρευνας της ίδιας ομάδας.
Το 2023 επιστήμονες του εργαστηρίου παρουσίασαν μια αντλία σε μορφή ίνας, η οποία μπορούσε να δημιουργεί πίεση και ροή υγρού μέσα από έναν εύκαμπτο σωλήνα.
Η συγκεκριμένη τεχνολογία σχεδιάστηκε ώστε να μπορεί να ραφτεί σε ‘έξυπνα’ υφάσματα, επιτρέποντας την κυκλοφορία υγρών για τη ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματος, την παροχή απτικών ερεθισμάτων και την υποστήριξη wearable βοηθητικών συσκευών.
Με το FiberMotor, οι ερευνητές επιχειρούν να επεκτείνουν αυτή την προσέγγιση, ενσωματώνοντας πλέον σε μια λεπτή ίνα όχι μόνο λειτουργίες διαχείρισης υγρών, αλλά και έναν μηχανισμό που παράγει κίνηση.
Πολλές καθημερινές δραστηριότητες, όπως η ανύψωση, η ώθηση και η έλξη αντικειμένων, βασίζονται στη γραμμική κίνηση. Ωστόσο, η αναπαραγωγή αυτών των κινήσεων σε wearable ρομποτικά συστήματα παραμένει δύσκολη, καθώς οι κινητήρες που μπορούν να παράγουν επαρκή δύναμη συχνά απαιτούν άκαμπτα γρανάζια, μηχανισμούς μετάδοσης και ογκώδη εξαρτήματα.
Μια εναλλακτική προσέγγιση είναι οι λεγόμενοι «τεχνητοί μύες», οι οποίοι μιμούνται τη λειτουργία των ανθρώπινων μυών μέσω της παραμόρφωσης ειδικών υλικών. Ωστόσο, το εύρος της κίνησής τους εξαρτάται από το πόσο μπορούν τα υλικά τους να επιμηκυνθούν, να συσταλούν ή να καμφθούν.
Αντίθετα, στο FiberMotor το εύρος της κίνησης περιορίζεται κυρίως από το μήκος των ινών. Παράλληλα, η απουσία γραναζιών και μηχανισμών μετάδοσης επιτρέπει την αντίστροφη κίνηση υπό την επίδραση εξωτερικής δύναμης, χαρακτηριστικό γνωστό ως backdrivability.
Αυτό σημαίνει ότι, εάν ο χρήστης κινηθεί απροσδόκητα ή προς την αντίθετη κατεύθυνση από εκείνη που επιβάλλει ο κινητήρας, οι ίνες ολισθαίνουν η μία στην άλλη, αντί να μπλοκάρουν. Η δυνατότητα αυτή θεωρείται ιδιαίτερα σημαντική για συστήματα που συνεργάζονται άμεσα με το ανθρώπινο σώμα, καθώς επιτρέπει πιο φυσική και ομαλή κίνηση.
Δείτε περισσότερα στο dnews.gr
