Quando si flette un muscolo del braccio, non è il muscolo che si sta riducendo, bensì le cellule che lo compongono. Ogni rivestimento della cella lunghezza del muscolo ha una sua capacità contrattile limitata, una guidata da un motore e l’altra da piccole proteine che si accartocciano su una cella e si rifiutano di farla rilassare. Piuttosto che essere una sola azione muscolare continua, i vostri contratti bicipiti sono frutto di milioni di piccoli, contrazioni discrete, tutte che lavorano insieme. Stando così le cose, è sempre stato qualcosa di un termine improprio per indicare i muscoli di robot come i muscoli umani, per-sé – pur essendo visivamente simili, sono davvero solo servi, o pompe idrauliche, o qualsiasi altra cosa. Ma da poco tempo è stata realizzata una concept per un tentativo di cambiare la situazione, per rendere utilmente forti i muscoli artificiali che funzionano davvero come i muscoli umani – con tutti i vantaggi e gli svantaggi che ne derivano.
La ricerca viene dal Department of Energy degli Stati Uniti del Berkeley Lab, e si concentra su un materiale fantastico chiamato biossido di vanadio. E ‘già ampiamente utilizzato in elettronica e in altri settori, soprattutto perché ha una straordinaria capacità di passare da essere un isolante elettrico a “direttore d’orchestra”, basato esclusivamente sulla temperatura.
Esattamente a 67 gradi Celsius, la struttura cristallina subisce uno sfasamento che consente il libero flusso di elettroni attraverso il sistema – ed anche deforma fisicamente il metallo. Tale cambiamento fisico si verifica con gran forza – come si vede nel video qui sotto, una bobina di biossido di vanadio può lanciare oggetti 50 volte più pesanti di sé per una distanza cinque volte la sua lunghezza entro 60 millisecondi.
Il robo-miosina è stato in grado di sottoporsi a oltre un milione di cicli senza degradare, scattare avanti e indietro nel suo ciclo contrattile di base. Da questo ciclo è controllato da calore, i ricercatori si sono avvicinati con due metodi di consegna del calore. Per causare lo scontro tra le unità, un pad piccolo per il riscaldamento può essere utilizzato per modificare la temperatura generale. La soluzione migliore è passare una corrente elettrica lungo il filamento, in quanto utilizza meno energia per la contrazione e consente il riscaldamento mirato dei singoli motori.
Le basi della contrazione muscolare. Milioni di questi contratti di unità di miosina accartocciano lo scheletro di actina abbreviando la cella.
I vantaggi di questo modello di azione del muscolo sono numerosi. Basti pensare al fatto che, pur essendo fatto da componenti relativamente deboli come proteine e grasse catene, il muscolo animale è solo ora stato superato dalla tecnologia. Naturalmente, un ingombrante, pneumatico muscolare Atlas potrebbe sovraperformare sia presente e un essere umano in termini di forza bruta, ma non rimanendo così leggero e compatto, né è così istantaneamente reattivo come un sistema basato su movimenti micro-metro. I costi energetici effettivi per forza dell’unità non sono noti al momento, ma ha il potenziale per essere estremamente efficiente, rispetto alle soluzioni attuali.
Molti ingegneri di robot moderni potrebbero essere in grado di creare una forza meccanica diretta semplicemente inviando una corrente lungo un filamento di vanadio. Tenete a mente che questa è solo una prova iniziale di concetto di un sistema molto più robusto. Ciò che questo documento descrive è la forza di immersione di base dietro la contrazione muscolare del robot – un enorme successo, ma ben lontano dall’aver effettivamente creato un tale muscolo. E non prendete la frase “robot muscolare” troppo alla lettera, o, come ci sono un sacco di applicazioni meno antropomorfe per questa tecnologia. La ricerca futura si concentrerà sull’utilizzo di questa forza in diretta per scopi utili.
Fonte: www.extremetech.com
Ulteriori informazioni su:
http://newscenter.lbl.gov/news-releases/2013/12/19/a-micro-muscular-break-through/
