Robotické umělé svaly uzvednou dvěstěnásobek své hmotnosti

Roboti ve filmu mají často podobu chladně kovové kostry – stačí vzpomenout na typické vojenské Terminátory ve stejnojmenné sci-fi sérii. Stále více se však v hledáčku vědců objevuje koncept syntetických svalů, které by mohly přinést éru „měkké robotiky“. Nejnověji se objevila verze, která nejenže unese 200krát víc, než kolik sama váží, ale byla by i levná na produkci.

Jako v přírodě

Za novinku jménem HASEL (Hydraulically Amplified Self-Healing Electrostatic) je zodpovědný tým z University of Colorado. Tomu se podařilo vyvinout zařízení (aktuátor) kombinující flexibilní polymer a elektrody vytvářející elektrické pole. To při svém aktivování přesune médium (elektricky izolující tekutinu) do flexibilní části zařízení – tak, stejně jako u našich svalů, dochází na stahování polymeru. Tyto „umělé svaly“ jsou podobnými kontrakcemi schopné zvednout (či uchopit) mnohonásobek své vlastní hmotnosti.

K tomu mohou operovat jak s vysokou přesností, tak i frekvencí. Prototyp Berkeley dovedl zvednout zátěž na centimetr přesně do specifické výšky, stejně tak ale zvládal i plynulý pohyb nahoru a dolů bez "trhání". Rovněž byl s to udělit zátěži "kopanec" vzhůru.

Něco podobného umělé svaly zvládají již nějaký čas. Podstatné jsou na novince z Berkeley dvě inovace – zaprvé, technologie si vystačí bez komplexních udělátek. Teoreticky by mělo být velmi levné podobné mašiny vyrábět ve velkém. Když to trochu přeženeme, ve své nejjednodušší podobě nejsou tyto syntetické svaly o moc víc, než pytlíky na led, jaké dáváte do mrazáku, kombinované s elektrodami. Druhou užitečnou skutečností je relativně nízká spotřeba energie, která jde ruku v ruce s uplatněním pro mobilní zařízení.

Sami vědci z Berkeley vidí ve své technologii možnosti zejména pro umělé končetiny. Lecčemus navíc pomáhá skutečnost, že zařízení se snadno může "zneviditelnit" – pokud je syntetický sval ponořen do oleje, je pro lidské oko nepostřehnutelný. Podobné "maskování" činnosti by mohlo být užitečné pro mnohé komerční aplikace.

Na ramenou předchůdců

Umělé svaly potahující robotické skeletony nevznikly přes noc – i nynější výzkum Berkeley je jenom dalším krůčkem v dlouhé sérii předešlých. Jakýmsi předchůdcem podobných umělých svalů je ostatně hydraulika používaná v průmyslu od 19. století a ve strojařině od století 20. Nynější technologie syntetických svalů je však přece jen o něco dál.

Teoretické kořeny práce na syntetických svalech pak sahají až do 80. let, první výraznější praktické pokusy však vysvitly až po roce 2000. Někdejší tlusté hydraulické mašiny se v laboratorních podmínkách začaly zmenšovat a svými jemnými vlákny připomínat živočišné svaly. V roce 2013 už univerzita v Berkeley představila sval tisíckrát silnější než jeho lidský protipól.

Od té doby se umělé svaly podívaly i do vesmíru – společnost Ras Labs provozuje na Mezinárodní kosmické stanici vlastní experiment. Při něm testuje, jak jsou materiály syntetických svalů odolné vůči radiaci a kosmickým podmínkám. Svalová slupka je totiž s to zároveň chránit i citlivější vnitřní část robotů, kde se ukrývá elektronika.

Jednou by tak umělé svaly mohly potáhnout i těla kosmických robotů a provádět tak efektivněji úkoly nebezpečné pro lidskou posádku. Podobní roboti by snad v dohledné budoucnosti mohli budovat základnu na Měsíci či kolonii na Marsu.

Syntetické svaly se však nehodí jenom pro sílu a ochranu kovového jádra – třetí výhodou syntetických svalů je i jejich pružnost. Teprve na konci listopadu tak tým z MIT a Harvardu představil flexibilní rozkládací "origami" robotické končetiny. Ty principu umělých svalů využívají k lepšímu uchopení a zvednutí předmětu, než jak by téhož by byly schopné čistě pevné konstrukce.

I dnes stále postrádáme levného a univerzálně použitelného robota, který by odstartoval praktickou éru automatizace mnoha manuálních prací. Jakýsi "první iPhone mezi stroji" se však s každým podobným výzkumem hardwaru stále více blíží realitě.

Ironií osudu je přitom možné, že jednou budou Terminátory přece jenom připomínat – nikoliv však čistě metalické verze, ale ty s Arnoldovou tváří.

Text: Ladislav Loukota