Предлагаемая конструкция может рассматриваться как применение принципов бионики в робототехнике. Известно, что первоначально природа изобрела гладкую мышцу, сила сокращения которой пропорциональна величине управляющего сигнала. Гладкие мышцы работали и работают в примитивных существах, в более же совершенных организмах - во многих системах, которые продолжают управляться либо только гормонально, либо имеют смешанное (гормональное и нервное) управление.

В остальных системах высокоорганизованных организмов природа применяет поперечно-полосатые мышцы, которые на управляющий нервный сигнал любой силы (выше определенного порогового значения) отвечают полным сокращением и тут же расслабляются. В этом случае величина усилия зависит от частоты следования управляющих импульсов (интегрирующую роль играют соответствующие упругие элементы - сухожилия и т.п.) и не зависит от ослабления импульса в линии передачи - нервном волокне. Такой переход вполне оправдан появлением нервной системы, работающей в импульсном режиме, централизацией управления и, как следствие последнего, появлением "линий связи"- нервов разной длины, степени ослабления сигнала и т.д.

В технике сейчас происходит нечто подобное: все большую роль в управлении техническими процессами играют цифровые вычислительные машины, работающие с импульсами, а подавляющее большинство исполнителных механизмов попрежнему являются аналоговыми устройствами с амплитудным управлением.

Предлагаемая силовая ячейка (см. рисунок) должна сыграть роль аналога поперечно-полосатой мышцы.

Ячейка представляет собой два блока металлических пластин, одна сторона которых покрыта диэлектриком с высокой относительной диэлектрической проницаемостью (типа титаната бария). Пластины одного блока размещены в зазорах между пластинами другого так, что они образуют плоский многопластинчатый конденсатор. Сборка заключена в упругий изоляционный чехол, который обеспечивает удержание блоков в состоянии, показанном на рисунке. При подаче на блоки электрического напряжения пластины одного блока стремятся втянуться в зазоры между пластинами другого (разумеется, и наоборот).

Легко подсчитать, что при 50 пластинах в блоке шириной 1 см, толщиной 0,1 мм, толщине диэлектрического покрытия из титаната бария 0,1 мм и разности потенциалов 100 В ячейка может развить усилие 0,25 Н.

Таким образом, при подаче импульсов амплитудой 100 В мы получим импульсы силы 0,25 Н с каждого квадратного сантиметра поперечного сечения ячейки (длина ячейки будет определять возможное перемещение, но не силу). Среднее во времени усилие линейно зависит от частоты следования импульсов и их длительности и квадратично - от амплитуды.

В качестве интегратора выступает колебательная система - блоки (масса M) и оболочка ячейки (упругий элемент с упругостью K). Вполне очевидно, что для качественного интегрирования собственная частота колебательной системы должна быть много меньше минимальной частоты следования импульсов.

Добавив к ячейке формирующий каскад, который на любой управляющий импульс выше порога будет отвечать своим импульсом фиксированной амплитуды и длительности, мы получим полный аналог поперечно-полосатой мышцы, способный хорошо "понимать" ЭВМ.