Труднощі створення механічної руки

Спробуйте виконати простий експеримент. Сядьте за стіл, покладіть зліва від себе сірникову коробку, потім витягніть вперед горизонтально праву руку. Тепер візьміть нею коробок, перенесіть його на праву частину столу і, повернувши на 90 градусів, покладіть. Просто? Звичайно, просто, хоча в цієї нескладної операції брали участь плече, передпліччя, кисть, пальці. Ця простота досягнута багатьма тисячоліттями еволюції, трудової діяльності людини, що перетворили її руку в досконалий робочий інструмент, що володіє 27 ступенями свободи. Але ось створити механічний пристрій, що виконує таку ж, на перший погляд, елементарно просту операцію, виявилося справою зовсім нелегкою. І маніпулятор з великим числом ступенів свободи представляє складну споруду.

Дослідники пропонують використовувати для виготовлення елементів механічної руки термочутливий матеріал – метали, що володіють пам’яттю, або, як кажуть, ефектом запам’ятовування форми. Подібних матеріалів тепер відомо вже понад п’ятдесят. Найпопулярніший з них «Нітинол-55», сплав, який містить 54-56 відсотків нікелю, 44-46 відсотків титану. Наприклад, якщо зробити дугу нітинолового бруска при підвищеній температурі, а потім, охолодивши, випрямити його, то при нагріванні він «згадає» колишню форму і знову перетвориться в дугу, а при охолодженні випрямиться.

Якщо ж з нітинолу виготовити зчленування механічної руки і з’єднати їх, вийде якийсь важіль, за допомогою якого можна піднімати, переміщати досить солідні вантажі. Ланки з пам’яттю відокремлені одна від одної електричною ізоляцією. І кожну з них можна окремо нагрівати до різної температури, пропускаючи електричний струм, охолоджувати, обдуваючи холодним повітрям. Залежно від температури вони будуть подовжуватися або скорочуватися, згинатися або розпрямлятися, повертатися навколо своєї осі. Жорсткий важіль перетвориться в руку-маніпулятор. Природно, щоб така рука змогла виконувати якусь певну операцію, потрібно розробити програму черговості пропускання струму через кожен її елемент, запрограмувати ступінь нагріву і охолодження кожного з них.