Mięsień pneumatyczny to urządzenie, które można wykorzystać do napędzania rozmaitych maszyn. Zbudowany jest z elastycznego pęcherza, do którego doprowadza się sprężone powietrze. "Rozpycha" ono wnętrze mięśnia, zwiększając jego średnicę i jednocześnie skracając długość urządzenia. W taki sposób powstaje siła ciągnąca. Za chwilę mięsień powraca do swojego poprzedniego stanu, odprowadzając wypełniające go powietrze. Ten cykl mięsień może powtarzać wielokrotnie. Ponieważ jest elastyczny może pracować delikatnie i płynnie.

"Tego typu pneumatyczne muskuły są znane od 70, a nawet od 80 lat. Pierwsze konstruowano z myślą o wykorzystaniu w nowatorskich protezach kończyn. Na początku użycie mechanicznych mięśni nie było wcale łatwe, bo brakowało układów elektronicznych, które pozwoliłyby sterować ich pracą. Dziś są one szeroko stosowane w przemyśle, nauce, rehabilitacji, ale bardzo mało oszczędne, bo zużywają duże ilości sprężonego powietrza. My postanowiliśmy ten problem rozwiązać" - mówi PAP doktorant z Politechniki Świętokrzyskiej Dawid Pietrala.

Wraz z inżynierami Politechniki Świętokrzyskiej opracował on nowatorski, energooszczędny mięsień pneumatyczny. "Zmodyfikowaliśmy go w taki sposób, że do środka włożyliśmy specjalną wkładkę, która sprawia, że nasze urządzenie pracuje jak każdy inny muskuł, ale zużywa o około 60 proc. mniej sprężonego powietrza. Jest więc bardziej ekonomiczny w użytkowaniu. To nasz wkład w unowocześnienie wynalazku, które zgłosiliśmy już do opatentowania" - wyjaśnia rozmówca PAP.

Na razie mięsień inżynierów z Politechniki Świętokrzyskiej przydał się łazikowi marsjańskiemu, którego zbudowali studenci uczelni. "Wykorzystaliśmy go do zmiany parametrów zawieszenia łazika. Podczas normalnej pracy to zawieszenie pracuje elastycznie. Jednak gdy łazik się nie porusza, tylko wykonuje jakieś działania za pomocą manipulatora, to elastyczne zawieszenie staje się wadą. Zmianie ulega wtedy środek ciężkości łazika, który może się przechylić. W tym momencie - przed założeniem manipulatora, a po zatrzymaniu łazika - napełniamy mięśnie sprężonym powietrzem, a one usztywniają zawieszenie" - opisuje Dawid Pietrala.

To jednak tylko jedno z licznych zastosowań mięśnia, który może być wykorzystywany do napędzania robotów mobilnych, manipulatorów rehabilitacyjnych i fizjoterapeutycznych oraz w urządzeniach służących do automatyzacji procesów produkcyjnych.

"Pneumatyczne muskuły charakteryzują się tym, że wytwarzają bardzo dużą siłę ciągnącą w stosunku do swojej masy, wymiarów i kosztów wykonania" - wyjaśnia inżynier. "Bardzo często wykorzystywane są w urządzeniach pracujących w środowisku podwodnym, w którym nie można stosować innych urządzeń elektrycznych. Równie często w miejscach zagrożonych wybuchem, bo mięsień nie ma elementów trących o siebie, które mogły wykrzesać iskrę" - zaznacza Pietrala.

Nad pneumatycznymi muskułami naukowcy z Politechniki Świętokrzyskiej pracują od około ośmiu lat. Teraz ze środków Narodowego Centrum Nauki i Narodowego Centrum Badań i Rozwoju budują napędzany muskułami manipulator, który ma służyć przede wszystkim rehabilitacji. Urządzenie ma być gotowe za dwa lata, ale już teraz jego komercjalizacją są zainteresowane są trzy firmy z województwa świętokrzyskiego.

PAP - Nauka w Polsce, Ewelina Krajczyńska

ekr/ agt/