Як інженери перетворили мертвих павуків на маніпулятори для роботів

Інженери з американського Університету Райса продемонстрували, що тіла павуків зберігають здатність реагувати на зміну внутрішнього тиску. Це дозволяє використовувати їх як контрольовані захоплювачі для маніпуляції невеликими об’єктами, а деякі доробки зроблять їх ще ефективнішими та довговічнішими. Можливо, подібний підхід ляже в основу нового і незвичайного напряму «некроботики».

Команда Деніела Престона (Daniel Preston) спеціалізується на розробці роботизованих систем із «нетрадиційних» компонентів, таких як текстиль, еластомери та гідрогелі, пневматичні та навіть хімічні приводи.

«Павуки також підпадають під цю категорію, — зазначив професор Престон. — Їх також ніхто досі не використав, але мають непоганий потенціал».

Насправді на відміну від хребетних, які використовують для руху м’язи, павукоподібні застосовують для цього гідравліку. У головогрудях цих тварин розташована камера, заповнена рідиною. Тиск із неї за системою трубочок передається на лапки, змушуючи їх випрямлятися або автоматично стискатися, коли тиск падає. Це робить павуків досить простими, але ефективними гідравлічними системами захоплення.

Вгорі – графічний опис роботи. Внизу демонстрація системи в дії: «пауче захоплення» виймає деталь з електричного ланцюга, і світлодіод гасне / ©Preston Innovation Laboratory

Щоб продемонструвати оригінальний підхід, інженери експериментували із мертвими павуками сімейства Lycosidae різних розмірів. У головогруди їм вводили тонку порожню голку і фіксували клеєм, потім до голки приєднували шприц. В результаті при накачуванні повітрям лапки павука розсувалися, а при висмоктуванні його шприцом стискалися. Досліди показали, що одній й ті ж останки працюють протягом більш ніж тисячі циклів, і лише потім тканини й зчленуваннями починають істотно деградувати.

Така система з пневматики та екзоскелету мертвого павука здатна утримувати вантаж у 130 відсотків від власної маси. Однак у дрібних павуків цей показник вищий, і вчені вважають, що якщо використовувати останки найкрихітніших видів, можна досягти ще більш дивовижної вантажопідйомності. Крім того, деградацію після 1000 циклів вони пов’язують з дегідратацією – втратою вологи, і цей термін можна буде продовжити, використовуючи полімерне захисне покриття. Можливо, інженерам вдасться навчитися контролювати кожну лапку окремо, як це роблять самі павуки.

Автори настільки впевнені у перспективності нового підходу, що вже дали йому спеціальну назву – «‎некроботика»‎‎ (necrobotic).

«Існує маса завдань на кшталт «‎захопити – підняти – перенести»‎, повторюваних маніпуляцій з об’єктами на малих масштабах, – пояснює професор Престон. — Це може бути навіть збирання мікроелектроніки. До того ж павуки біорозкладаються, тому не внесуть додаткового забруднення, що залишається проблемою для більш традиційних компонентів».

БІЛЬШЕ ЦІКАВОГО:

Джерело: Advanced Science

Читайте также:

Роботи Mini Cheetah навчилися грати у футбол. Навіщо такі навички?

Ілон Маск представив прототип антропоморфного робота Optimus

5 найкращих організацій, які використовують Web 3.0 для вирішення біотехнологічних проблем

Добірка українських подкастів про науку, технології та IT