바이오기계개론 신승인: NaturalMuscle

Natural muscle은 수백만년에 걸쳐서 진화해온 actuator이다. 만약 artificial muscle을 만들 수 있다면 그 performance는 promising하다.
Natural muscle의 특징은 다음과 같다.

1. Maximum isometric force production depends on the level of neural activation

근육은 isometric contraction을 수행하며 한 방향으로만 tensile force를 발생시킨다. 그 크기는 신경세포의 활성화빈도에 따라서 결정되며 힘의 세기를 조정할 수 있게 해주기 때문에 생명체의 운동에 매우 중요하다.

2. Rate of Force production and relaxation varies among muscles

곤충의 날갯짓등에 꼭 필요한 근육의 수축, 이완주기는 생명체의 활동에 필수적이다. 0.004초에서 0.79초만에 수축과 이완을 반복하는 근육이 있다.

3. Maximum isometric force depends on muscle length

그림과 같이 최소, 최대인장일 때 가장 약한 힘을 발생할 수 있고 적당한 길이에서 가장 큰 힘을 발생할 수 있다.

4. Force development decreases with an increase in shortening velocity

빨리 움직이는 근육일수록 낼수있는 힘의 크기는 줄어들게 된다. 반대로 강한 힘을 내는 근육은 느리게 움직인다.

근육의 중요한 특성 중 하나는 바로 내구성이다. 수많은 수축과 이완을 반복하더라도 같은 성질을 만족해야 한다. 그리고 수축과 팽창 시 주기에 따라 근육의 효율이 달라지는데 artificial muscle을 설계할 때 antural muscle과 비슷하거나 더 나은 효율을 갖도록 설계하는것은 필수적이다.