Рада ухвалила закон про мобілізацію: що змінюється для українців
Долар 41.54 ₴ (+0.12), євро 44.98 ₴ (-0.05)
Кременчук: +18°C, ясно. Увечері до +12°C.
День працівників соціальної сфери. Всесвітній день сміху.
Сьогодні святкують: Максим, Віктор, Тамара
Овен: Хороший день для нових починань. Зірки сприяють ініціативі.
2004 — Кіпр, Чехія та 8 інших країн вступили до Євросоюзу
Паливо знову подорожчало: А-95 переступив психологічну межу
Apple iPhone 17 Air: все що відомо про найтоншу модель
Інженери MIT під'єднали штучні сухожилля з гідрогелю до лабораторних м'язів і вмонтували модуль у роботизований захват. Результат – у 3 рази швидше змикання пальців та у 30 разів більша сила, витривалість – 7 000 циклів.
М'язи – природні актуатори, але з'єднати їх із жорсткими роботизованими каркасами без втрати ефективності довго було викликом. Команда MIT запропонувала просте рішення – штучні сухожилля з міцного гідрогелю. Їх додали до невеликого зразка вирощеної в лабораторії м'язової тканини й з'єднали з "пальцями" захвату. Рух став у 3 рази швидшим, сила – у 30 разів більшою, а стабільність зберігалася протягом 7 000 циклів.
Дослідники створили м'язово‑сухожильний модуль: до обох кінців смужки м'язів приєднали тонкі кабелі зі стійкого та гнучкого гідрогелю, а їхні кінці зафіксували на елементах роботизованого захвату. Коли м'яз скорочувався, сухожилля рівномірно передавали зусилля на каркас. Завдяки цьому м'язова тканина майже не деформувалася на кріпленнях і не відривалася – проблему, що часто виникала раніше через різку різницю жорсткостей між м'якою тканиною та твердими деталями.
Команда попередньо змоделювала систему як набір пружин – м'яз, два сухожилля та "кістяк" захвату. Відомі значення жорсткості для м'яза та каркаса дозволили розрахувати оптимальну жорсткість штучного сухожилля для заданого ходу руху. За цією "рецептурою" виготовили гідрогель і точно вирізали з нього тонкі кабелі.
Сухожилля виконують роль "моста" між дуже м'якою тканиною та жорсткою конструкцією, вирівнюючи механічну взаємодію. У звичайних конфігураціях без таких вставок частина м'яза марнується на кріплення, а корисний рух забезпечує лише центральна зона. Вставка гідрогелю вирівнює розподіл навантаження – тож кожне скорочення ефективніше перетворюється на рух і силу. У підсумку питома потужність зросла у 11 разів, тобто для виконання тієї ж роботи потрібно значно менше живої тканини.
"Ми вводимо штучні сухожилля як взаємозамінні з'єднувачі між м'язовими актуаторами та роботизованими "скелетами" – така модульність спрощує створення найрізноманітніших застосунків", – зазначає Ріту Раман, керівна авторка дослідження (MIT).
Біогібридні системи – це шлях до компактних роботів, де кожна м'язова клітина працює як окремий актуатор. На відміну від традиційних двигунів, які важко масштабувати вниз, м'язи можуть самовідновлюватися та нарощувати силу при тренуванні. У перспективі це корисно для мікрорівневих хірургічних інструментів та пристроїв для роботи у важкодоступних або небезпечних середовищах, де автономність і адаптивність критично важливі.
Сухожилля з гідрогелю роблять підхід модульним – "м'язові картриджі" можна під'єднувати до різних роботизованих захватів, маніпуляторів або рухових платформ. Це скорочує час розробки, зменшує об'єм біоматеріалу та підвищує ресурс конструкції.
"Міцні гідрогелеві сухожилля відтворюють фізіологічну архітектуру "м'яз – сухожилля – кістка", суттєво покращуючи передавання зусилля, довговічність і модульність", – коментує Сімоне Шюрле-Фінке, ETH Цюрих.
Гідрогель для сухожиль – розробка школи MIT, яку очолює Сюаньхе Чжао: його матеріали поєднують високу розтяжність, міцність і адгезію до біологічних і синтетичних поверхонь. Сам захват – точна механічна конструкція з лабораторії Мартіна Кулпеппера. Спільно вони забезпечили "м'яко‑жорсткий" тандем, де м'язи генерують рух, а гідрогель надійно передає зусилля на каркас.
Перед впровадженням команди провели обчислювальне моделювання, щоб підібрати жорсткість гідрогелю під конкретні задачі. Це означає, що наступні версії модулів можна "налаштовувати" під різні навантаження – від делікатних мікроманіпуляцій до більш енергоємних сценаріїв.
Серед авторів – аспіранти Ніколас Кастро, Махіра Бава, Бастьєн Аймон, Соніка Колі та Анджел Бу; студентка Анніка Маршнер; постдок Рональд Гайссер; випускниці Сара Дж. Ву та Лаура Росадо; а також професори Мартін Кулпеппер і Сюаньхе Чжао. Роботу підтримали U.S. Department of Defense Army Research Office, MIT Research Support Committee та National Science Foundation.
Команда вже працює над захисними оболонками – "шкірою" для модулів – щоб біогібридні роботи могли безпечно діяти поза лабораторією. Якщо ця лінія розробок збережеться, на ринку з'являться компактні, адаптивні системи, які будуть простіші в обслуговуванні і дешевші в масштабуванні.
Штучні сухожилля з гідрогелю – це не декоративна деталь, а відсутня ланка між м'язом і механікою. Вони перетворюють крихку силу клітин на корисну роботу – ефективно, швидко та багаторазово. Для читача це означає одне: наступне покоління "м'яких" роботів буде не лише розумним, а й справді сильним.
Без спаму. Лише топ-матеріали Gosta. Відписатись в один клік.