فناوری تاندون مصنوعی دنیای رباتیک زیستهیبرید را متحول میکند
تیم تحقیقاتی به رهبری ریتو رامان، استاد دستیار مهندسی مکانیک MIT، طرحی را توسعه داده است که عضلات کشتشده در آزمایشگاه را با اسکلت ربات از طریق تاندونهای هیدروژلی متصل میکند. رامان میگوید: «ما تاندون مصنوعی را به عنوان اتصالدهندههای قابل تعویض میان محرکهای عضلانی و اسکلت ربات معرفی کردهایم.» او تاکید میکند: «این ماژولار بودن میتواند فرآیند طراحی طیف گستردهای از کاربردهای رباتیک را ساده و انعطافپذیر کند.»
حتما بخوانید: تحول در آینده رباتها با سلولهای عضلانی زنده
حتما بخوانید: ساخت عضله مصنوعی با قابلیت تشخیص آسیب و ترمیم خودکار
تاندون مصنوعی از هیدروژلهایی ساخته شده که در آزمایشگاه ژوانه ژائو توسعه یافتهاند؛ ژلهایی مقاوم، کشسان و با قابلیت چسبندگی به بافتهای زیستی و مواد مصنوعی. تیم تحقیقاتی با شبیهسازی سیستم به صورت سه فنر (عضله، تاندون و اسکلت گیره) سختی ایدهآل هر تاندون را مدلسازی کرد و مشخص کرد که کابلهای هیدروژلی باید چه میزان مقاومت و انعطاف داشته باشند. پس از ساخت، تاندونها به هر طرف نوار کوچک عضله کشتشده متصل شدند و سپس به دور میلههای روی انگشتان گیره رباتی پیچیده شدند. این طراحی توسط مارتین کالپپر، استاد MIT، ارائه شده است.
عضلهای کوچک، نیرویی بزرگ
با انقباض عضله تحت تحریک، تاندون مصنوعی نیرو را بسیار موثرتر از بافت عضلانی خالص منتقل کردد. این قابلیت، گیره رباتی را قادر ساخت تا با کارایی بیسابقه عمل فشردن را انجام دهد و بیش از ۷۰۰۰ بار بدون افت عملکرد تکرار کند.
بهطور کلی، اضافه شدن تاندون مصنوعی نسبت قدرت به وزن سیستم را ۱۱ برابر افزایش داد، به این معنا که برای رسیدن به خروجی بسیار بیشتر، به حجم کمتری از عضله نیاز بود. رامان تاکید میکند: «فقط یک قطعه کوچک محرک لازم است که هوشمندانه به اسکلت متصل شود.»
تاندونها به عنوان پلی بیومکانیکی عمل میکنند؛ برای حرکت عضلات نرم و برای جابجایی اشیاء سخت و محکماند و مشکلات پارگی و جدا شدن که طراحیهای قبلی با آن مواجه بودند را رفع میکنند.
سیمون شورله-فینکه، مهندس پزشکی ETH Zürich، که در این پروژه دخیل نبوده، میگوید: «این رویکرد بهطور چشمگیری انتقال نیرو، دوام و ماژولار بودن را بهبود میبخشد.» گروه رامان در حال توسعه عناصر اضافی، از جمله پوششهای محافظ شبیه پوست، برای نزدیکتر کردن رباتهای زیستهیبرید به کاربردهای واقعی است.
این پژوهش در مجله Advanced Science منتشر شده است.
