Одна искусственная мышца позволила мягкому роботу сгибаться в нескольких местах

Исследователи Национального университета Сингапура разработали систему, в которой одна непрерывная искусственная мышца может сокращаться по всей длине или только на выбранных участках. Об этом 30 сентября 2026 года сообщил Tech Xplore со ссылкой на материал университета. Работа опубликована в журнале Science Advances, DOI: 10.1126/sciadv.aei4282.

Привод представляет собой пружину из сплава с памятью формы. Когда через металл проходит ток, он нагревается и сокращается. При охлаждении гибкая рама растягивает пружину обратно. Вдоль пружины исследователи разместили электрические контакты. Если подать ток между двумя выбранными контактами, нагревается и сокращается только участок между ними. Переключая пары контактов, можно задействовать всю мышцу как один длинный привод или включать отдельные короткие участки.

Как одна мышца управляет несколькими участками руки

Такой принцип позволяет создавать несколько изгибов без отдельного привода в каждом месте. В одном прототипе четыре непрерывные мышцы управляли шестью секциями мягкой руки. По оценке первого автора работы, для сопоставимого управления обычной конструкции потребовались бы 24 отдельных мотора.

В испытании двух рук длиной 10 сантиметров непрерывная конструкция согнулась на 91 градус, тогда как обычная — на 46 градусов при тех же условиях. Компьютерное моделирование показало, что кончик такой руки может охватывать почти втрое больший объём пространства. При работе всей мышцы как одного участка расход энергии оказался примерно на 40% ниже, чем при независимом управлении четырьмя участками.

Смысл технологии в том, что электрическая схема выбирает место и длину сокращающегося участка мышцы. Представим, что мягкой руке нужно обойти препятствие и достать предмет из узкого проёма. Один набор контактов может включить длинный участок для общего изгиба, а другие — короткие зоны ближе к кончику. Так рука получит несколько последовательных изгибов без изменения своей физической конструкции. Это условный пример принципа работы, а не отдельный результат испытаний.

Для демонстрации на дроне команда собрала руку длиной 60 сантиметров с захватом и шприцем. Разные участки тех же мышц сгибали руку, приводили в действие захват и перемещали поршень шприца. Руку можно было свернуть для перевозки под дроном и развернуть на месте. Вся роботизированная оснастка с поддерживающим оборудованием весила около 450 граммов.

В отдельных демонстрациях подвешенная под дроном рука собирала жидкие и твёрдые образцы через отверстие высотой 2 сантиметра и извлекала предметы, расположенные на разной высоте. Для дронов такая конструкция прежде всего уменьшает число отдельных приводных моторов у основания руки. Это может снизить массу и объём оборудования летательного аппарата, грузоподъёмность которого ограничена.

Исследователи также проверили управление формой руки: с помощью двух непрерывных мышц они задействовали семь участков и воспроизвели очертания букв N, U и S. Камера отслеживала форму руки, а система управления корректировала изгибы.

Подробности о подобных результатах можно сопоставлять при подготовке научной статьи, однако доступный материал не заменяет самостоятельную работу с оригинальной публикацией.

У технологии остаются ограничения. Мышца нагревается током, а возвращается в исходное состояние при остывании, поэтому скорость работы зависит от охлаждения. Исследователи планируют проверить другие формы пружин и теплочувствительные материалы, а также встроенное воздушное охлаждение. Им ещё предстоит изучить, как система будет работать при других размерах, формах и типах искусственных мышц. Доступный материал пересказывает университетское сообщение и не заменяет проверку полного текста статьи Science Advances.