Dirbtinis raumuo


Medicinos kursinis darbas. Įvadas. Tikslai ir uždaviniai. Teorinė dalis. Dirbtinių raumenų tipai. 1,2 Kompresoriai. Konstrukcinė dalis. Technologinė dalis. Ruošinio atpjovimas. Tekinimas. Griovelio formavimas. Šlifavimas. Saugos taisykles. Išvados. Literatūra.


Frazė „dirbtiniai raumenys“ savaime asocijuojasi su gyvu raumeniniu audiniu. Raumenų struktūra ir veikimo principas iki šiandienos ištirti pakankamai giliai, tačiau pilnai jas atkartoti inžinerinėmis priemonėmis ir žiniomis kolkas neįmanoma. Todėl, bioninis požiūris šiuo atveju tik generuoja psichologinę inerciją, ribojant tyrėjų galimybes.

Kitas metodas – funkcionalus, išaugęs ir protezavimo praktikos ir robotų kurimo – leidžia plačiau prieiti prie dirbtinių raumenų modeliavimo, nes nurodo į raumenų funkcijų atkurimą mikro ir/arba makro lygyje, neįvedant papildomų priemonių ir medžiagų apribojimų.

Iš to atsiranda pagrindinis prieštaravimas – sukurti pilnavertį jėginį dirbtinį raumenį, nanaudojant papildomų medžiagų ir priemonių jų veikimui.

Remiantis dabartine padėtimi, geriausia taktika inžineriams – lygiagretus darbas dviem kryptimis:

Perspektyviausių iš turimų pavyzdžių dirbtinių raumenų analizė, įskaitant elektromechanines pavaras, pneumatines sistemas ir elektroaktivius polimerus (EAP).

Visiškai naujų idejų paieška dibtinių raumenų projektavime ir realizavime.

Funkcinio požiūrio atveju, kaip pagrindas imama pagrindinė raumenų funkcija, kurią jie atlieka organizme. Akivaizdu, kad ši funkcija – motorinė, kurią galima apibrėžti kaip organizmo kinematinės grandinės elementų judėjimą erdvėje ir vienas kito atžvilgiu (Беляев А.Ю. 2012).

Žemiau pateikiami egzistuojančių dirbtinių raumenų pavyzdžiai bei jų aprašymas.

Funkciškai, prie dirbtinio raumenų analogų galima priskirti visą klasę įtaisų, vadinamų aktuatoriais – įrenginiais, perduodančiais poveikį nuo valdymo prietaiso iki valdomojo objekto.

Jie susideda iš elektrinio variklio, reduktoriaus ir pavarų, elektros energijos šaltinio. Tai robototechnikoje dažnai naudojamas variantas. Pavyzdžiui, robotas ASIMO iš Honda turėtų maksimaliai atkartoti realų žmogų kaip judančią sistemą. Todėl konstruktoriai sukurė roboto skeletą pagal anatominius žmogaus matmenis ir proporcijas. Tam, kad robotas judėtų, inžineriai panaudojo elektrinius variklius ir sumontavo juos tiesiai į roboto sanarius, taip sukurdami savaeigį skeletą.

Pagal ASIMO raidą aiškiai matomi vystymosi srytys: svorio ir gabaritų mažinimas, bei dinaminių charakteristikų gerinimas. Todėl inžinieriai susiduria su prieštaravimu – būtina, viena vertus,

didinti sąnarių ir servovariklių skaičių geresnei judėsių koordinacijai įvairiomis sąlygomis, o kita – tai neįmanoma, nes papildomi varikliai neleistinai padidina roboto svorį.

Apibendrinant, robotų aktuatorių trūkumai tame, kad jie yra sunkūs ir silpni. Bet galima daryti prielaidą, kad artimiausioje ateityje šio tipo robotams pranašumą suteiks didejanti pagal Moore‘o dėsnį procesorių galia, kas leis sumažinti elektroninės dalies matmenis. Galbūt bus proveržis akumuliatorių srityje – bus sumažintas svoris ir padidinta talpa. Tačiau jau dabar tampa aišku, kad bus pasiekta riba medžiagų savybėse, iš kurių pagaminti varikliai.

Manoma, kad pati perspektyviausia kryptis – tai dirbtinių raumenų kurimas elektroaktyvių polimerų (EAP) pagrindu. „Jie turi unikalių privalumų, tokių kaip lankstumas, mažas tankis, struktūros paprastumas, apdirbamumo paprastumas, akustinio triukšmo nebuvimas, ir daugeliu atvejų, žema kaina“ (М.Ю. Яблоков 2012).

Dabar yra dviejų tipų EAP aktuatoriai:

Susuktas į vamzdį dielektrinis elastomeras, kuriam paduodant aukštą įtampą, susispaudžia kondensatoriaus principu, dėka ko vyksta tampriojo polimero išspaudimas, kuris sudaro izoliacinį kondensatoriaus sluoksnį, ir kaip pasekmė pailgėja vamzdelis.

Dėl panašumo su gyvų raumenų skaidulomis (lanksčios, mažo tankio ir elektroaktyvios), tipiškas panaudojimas – analogiškai raumeniui, pritvirtintam prie skeleto.

Pagrindinis trūkumas – nepakankamas jėginis poveikis. Šie modeliai iki šiol panaudoja tik elastines polimero savybes, ir nenagrinėja kitas, pavyzdžiui, elektrines.

Joninis polimeras kaip plokštelė, kuri lenkiasi veikiant elektros srovei dėl jonų difuzijos. Pagrindiniai apribojimai šių polimerų naudojime kaip dirbtinių raumenų – yra „nepatogus“ deformacijos tipas, elektrolitų ir stiprių elektrinių srovių būtinybė.

Dirbtinis raumuo. (2015 m. Spalio 31 d.). http://www.mokslobaze.lt/dirbtinis-raumuo.html Peržiūrėta 2016 m. Gruodžio 04 d. 06:02