Толщиной с волос. Ученые разработали бесшумный волоконный двигатель для мягких роботов
Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) разработали FiberMotor — миниатюрный электродвигатель в форме волокна диаметром 1–3 мм. Он работает без постоянных магнитов и шестерен.
Об этом пишет издание Interesting Engineering .
FiberMotor состоит из двух полых волокон, расположенных одно внутри другого. На каждое из них намотаны изолированные медные электроды, толщина которых лишь немного превышает толщину человеческого волоса.
При подаче электрического напряжения возникают электростатические силы, заставляющие волокна выравниваться и скользить друг относительно друга. Так двигатель преобразует электрическую энергию в линейное движение без использования механизмов передачи.
По словам руководителя лаборатории Soft Transducers Lab при EPFL Герберта Ши, FiberMotor обеспечивает достаточную силу для работы мягких роботизированных систем, оставаясь при этом гибким, бесшумным и способным двигаться в обоих направлениях.
Конструкция также позволяет волокнам скользить под воздействием внешней силы, а не блокироваться. Это может помочь в создании роботизированных устройств, которые будут более естественно реагировать на движения человека.
В ходе лабораторных испытаний один FiberMotor выдерживал статическую нагрузку около 75 г. Четыре двигателя, работая вместе, смогли поднять шоколадный батончик массой 46 г и согнуть роботизированный палец, управляемый сухожильным механизмом.
Исследователи также встроили FiberMotor в прототип одежды, повторяющий контур колена. Благодаря небольшому размеру и малому весу эти двигатели можно распределять по всей поверхности одежды, сохраняя ее гибкость и обеспечивая приложение силы в различных точках.
Среди возможных сфер применения технологии — мягкие экзокостюмы для облегчения движений человека, тактильные системы для виртуальной реальности и легкие протезы. В будущем такие устройства могут получать обратную связь о положении и движениях пользователя, чтобы адаптировать работу привода к его намерениям.
В настоящее время команда работает над повышением производительности и долговечности FiberMotor. В частности, исследователи разрабатывают более тонкие электроды, изготовленные преимущественно из изоляционных материалов, и совершенствуют материалы самого двигателя.
Эта разработка продолжает предыдущие исследования лаборатории EPFL, создавшей волоконный насос, пригодный для интеграции в текстиль. Один из членов команды также основал стартап Elecsyor, специализирующийся на коммерциализации технологии FiberMotor.