Naukowcy z École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) zaprezentowali technologię, która brzmi jak wyjęta prosto z kart powieści science-fiction: sztuczne włókna mięśniowe, które można wszyć bezpośrednio w ubranie, tworząc miękki, ubieralny egzoszkielet. Te elektrofluidyczne włókna mięśniowe (Electrofluidic Fiber Muscles) to nie tylko pokaz siły – ich wiązki potrafią udźwignąć ciężar 200-krotnie większy od własnej masy – ale też dyskrecja: są bezgłośne, elastyczne i, co najważniejsze, można je prać w pralce.
Kluczem do sukcesu jest zintegrowanie miniaturowych, milimetrowych pomp bezpośrednio we włóknach. Zamiast polegać na topornych i głośnych kompresorach, które napędzają większość dzisiejszych miękkich robotów, włókna te wykorzystują pola elektryczne do przemieszczania cieczy w procesie zwanym elektrohydrodynamiką wtrysku ładunku (charge-injection electrohydrodynamics, EHD). Ten samowystarczalny system generuje imponującą gęstość mocy do 50 W/kg – to wynik porównywalny z ludzkimi mięśniami szkieletowymi, a wszystko to bez zewnętrznego osprzętu, hałasu czy wibracji.
Włókna o grubości około 2 milimetrów to w gruncie rzeczy miniaturowe, autonomiczne systemy hydrauliczne. Łącząc je w wiązki lub wplatając w tkaninę, można tworzyć odzież, która aktywnie wspiera pracę mięśni, zapewnia feedback haptyczny, a nawet dba o termoregulację. Oryginalna praca badawcza, opublikowana w prestiżowym czasopiśmie Science, pokazuje potencjał tego rozwiązania w wielu zastosowaniach. Pełną treść artykułu można znaleźć tutaj: Electrofluidic fiber muscles for untethered and silent robotics.
Dlaczego to przełom?
Ta technologia to fundamentalna zmiana w podejściu do robotyki ubieralnej (wearables). Przez lata marzenia o egzoszkieletach rozbijały się – dosłownie i w przenośni – o konieczność stosowania sztywnych ram oraz głośnych, energochłonnych systemów pneumatycznych lub hydraulicznych. Pompy włókniste od EPFL eliminują tę barierę, zaszywając mechanizm napędowy bezpośrednio w strukturze materiału.
Skala możliwości jest ogromna. Możemy spodziewać się lekkich, wygodnych egzoskafandrów wspierających pacjentów z problemami motorycznymi w trakcie rehabilitacji czy odzieży redukującej obciążenie kręgosłupa u pracowników fizycznych. Dzięki temu, że włókna pracują cicho i dyskretnie, technologia ta ma szansę szybko trafić do elektroniki użytkowej – od kombinezonów haptycznych do wirtualnej rzeczywistości, po ubrania, które subtelnie zwiększają siłę użytkownika. To różnica między „przypięciem się do robota” a po prostu założeniem koszulki, która czyni nas silniejszymi.
