В лаборатории мягких преобразователей Школы инженерии EPFL в Швейцарии собрали мотор в виде нити: два полых волокна вложены друг в друга, а на каждое плотно намотан изолированный медный провод чуть толще человеческого волоса. Диаметр устройства — от 1 до 3 мм. Когда на электроды подают напряжение, электростатические силы раз за разом выравнивают волокна, и внутреннее начинает скользить внутри внешнего, как колена телескопической антенны. Работу опубликовали в журнале Advanced Materials; о результатах сообщил пресс-релиз EPFL, распространённый через TechXplore.

«Наш FiberMotor — первый скользящий мотор в формате волокна, — говорит руководитель лаборатории Херберт Ши. — Он развивает достаточно усилия, чтобы приводить в движение устройства для мягкой робототехники, оставаясь при этом бесшумным, гибким и двунаправленным».

Что показали лабораторные опыты

Отдельный мотор удерживал неподвижный груз массой около 75 г. Четыре мотора, собранные в связку, подняли 46-граммовую шоколадку и согнули роботизированный палец с тросовым приводом. Тот же мотор встроили в прототип одежды, повторяющей форму колена.

Шестерён и передач в устройстве нет, поэтому его можно двигать снаружи: если человек дёрнется или пойдёт против усилия мотора, волокна просто проскользнут друг относительно друга, а не заклинят механизм. Это отличает FiberMotor от обычных моторов, где редуктор сопротивляется обратному ходу.

Ход поршня здесь ограничен не свойствами материала, как у «искусственных мышц», а длиной самих волокон. Именно поэтому авторы рассчитывают распределить множество тонких моторов по умной ткани, а не собирать усилие в одном жёстком блоке.

Представим, что куртка для восстановления после травмы колена шьётся из десятков таких нитей: каждая тянет слабо, но вместе они помогают разгибать ногу. Это условный пример, а не описание готового изделия.

Что именно стоит за цифрами, из пресс-релиза не видно. Напряжение, ток, КПД, число рабочих циклов и ресурс устройства там не названы, а сама статья в Advanced Materials оказалась недоступна для проверки. Все приведённые числа — из сообщения EPFL, а не из независимого повторения опыта.

Дальше исследователи собираются поднять мощность и долговечность за счёт более тонких электродов из материалов с преобладанием изоляторов. Экзоскелеты, устройства тактильной обратной связи для виртуальной реальности и лёгкие протезы пока остаются планами, а не выпущенным продуктом. Первый автор работы Сильвен Шаллер уже основал компанию Elecsyor, чтобы вывести технологию на рынок. Отдельное направление — встроить в мотор обратную связь о положении и движениях носителя, чтобы устройство подстраивалось под его намерение.

Тем, кто разбирает такие публикации по первоисточникам, пригодится перевод научной статьи с сохранением терминологии и ссылок.

Схема из пяти шагов: два вложенных волокна с обмоткой, подача напряжения, выравнивание и скольжение внутреннего волокна, линейное движение

Фото: Tanha Tamanna Syed / Pexels