Ученые из исследовательского университета Кейс Вестерн Резерв создали биогибридного робота-улитку. Для создания киборга они использовали ротовые мышцы калифорнийской морской улитки (Aplysia californica) и 3D-печатные полимерные компоненты. Биоробот описывается в пресс-релизе университета, также работа будет представлена на конференции Living Machines в Эдинбурге на этой неделе.
Первая версия робота-улитки меньше пяти сантиметров в длину и ползает со скоростью четыре миллиметра в минуту. Для создания киборга ученые использовали 12 ротовых мышц морской улитки и туловище из гибкого полимера. Над ртом у Aplysia californica находятся два щупальцевидных выроста, исследователи присоединили их к полимерным «рукам» и телу робота. Под воздействием внешнего электрического поля ротовые мышцы, сжимаясь и разжимаясь, двигают «руки» биогибрида вперед и назад, таким образом позволяя роботу двигаться.
Исследователи планируют создать новую версию робота-улитки, в которой управлять движением мышц будут собственные нервы и нервные узлы (ганглии) моллюска. Их можно будет стимулировать с помощью электрических или химических сигналов. «Под управлением ганглиев мускулы смогут совершать более сложные движения, чем в случае, если мышцы контролирует человек. Кроме того, нервные узлы обладают способностью к обучению», - говорит ведущий автор исследования аспирантка Виктория Вебстер. Ученые планируют обучить нервные клетки улитки в ответ на разные сигналы управлять движением робота вперед или назад.Также ученые использовали коллаген из кожи моллюска для создания мягкого «скелета», который можно будет использовать вместо полимерных частей.
Авторы работы хотели создать «гибкого» маленького робота. Движение современных роботов обеспечивают жесткие актуаторы. По словам Вебстер гибкие мускулы безопаснее для эксплуатации и имеют большую удельную мощность, чем актуаторы. В качестве живого организма ученые выбрали морскую улитку из-за ее приспособляемости к внешним условиям. Моллюск выдерживает изменения температуры, концентрации солей в воде и изменение давления.
В будущем, по мнению исследователей, рой биогибридных роботов сможет выявлять источники токсичных утечек в водоемах, или искать бортовые самописцы на дне океанов, то есть выполнять долговременные задачи, на которые у обычных роботов не хватает запаса батарей. Ученые считают, что биороботы будут сравнительно дешевыми и не будут загрязнять окружающую среду химикатами из батарей или металлами.
Екатерина Русакова
Он пригодится на Марсе, Луне и ледяных спутниках планет-гигантов
Инженеры разработали концепцию робота для будущих миссий по изучению пещер на Марсе, Луне и ледяных спутниках планет-гигантов. Проект ReachBot описывает устройство с несколькими конечностями, которые способны раскладываться и дотягиваться до удаленных точек, на которых можно закрепиться с помощью захвата с металлическими шипами, сообщается в отчете NASA. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера С тех пор как орбитальные исследовательские аппараты подтвердили существование пещер под поверхностью Марса и Луны, ученые не перестают размышлять над их полноценным исследованием. Помимо ценной информации об истории формирования небесного тела, в пещерах, куда не проникают ультрафиолетовые солнечные лучи и космические заряженные частицы, могли бы сохраниться и следы внеземной жизни. До последнего времени все подвижные роботы, предназначенные для изучения других планет, разрабатывались с расчетом, что они будут передвигаться только по сравнительно ровной поверхности. Поэтому они имеют относительно простое четырех- или шестиколесное шасси, которое устойчиво и не требует много энергии, но, к сожалению, не позволяет передвигаться по крутым каменистым склонам и скалам, и потому не подходит для исследования пещер. Инженеры под руководством Марко Павоне (Marco Pavone) из Стэндфордского университета уже несколько лет работают над многоэтапным проектом ReachBot для NASA, развивающим концепцию робота, способного перемещаться по пещерам и скалам со сложным рельефом, недоступным для других видов роботов при разных уровнях гравитации. Его главная особенность заключается в необычном способе передвижения. Вместо колес или ног у него есть несколько гибких удлиняющихся конечностей, на конце которых располагаются захваты с множеством мелких металлических шипов, которые цепляются за малейшие неровности на каменной поверхности. Аналогичный способ удержания на вертикальных поверхностях применялся в прототипе робота-скалолаза LEMUR, разработанном Лабораторией реактивного движения NASA. За счет металлических шипов робот может удерживать свое положение, распределив свой вес между несколькими конечностями, пока подыскивает следующую точку опоры для одной из них. Ожидается, что ReachBot сможет передвигаться не только по стенам и потолку, но и по полу как обычный ходячий робот. Однако на данной стадии проектирования конкретной конструкции для конечностей еще нет. Разработчики оценили параметры робота для миссии по исследованию марсианской лавовой трубки с высотой от пола до потолка порядка 30 метров. Это должно быть устройство массой около 10 килограмм, с восемью конечностями, способными развертываться до 20 метров в длину, оборудованное камерами и лидаром для навигации и прокладывания маршрута, а также для картографирования окружения. На предыдущих этапах были разработаны алгоритмы движения робота на плоскости, а также построен примитивный прототип ReachBot. В качестве четырех конечностей на нем используются стальные измерительные рулетки, оснащенные механизмом поворота, который позволяет «наводить» их на объект. После чего другой механизм раскручивает рулетку, на конце которой расположен захват с металлическими шипами. Робот умеет определять положение предметов вокруг с помощью визуальных меток, дотягиваться до них конечностями, ухватываться с помощью захватов и подтягивать себя в нужном направлении. В будущем разработчики планируют построить версию, которая способна двигаться в трехмерном пространстве. https://www.youtube.com/watch?v=Q6uvS_19OcA Существуют и другие концепции исследования инопланетных пещер, куда нет доступа колесных роботам. Одна из них предполагает использование нескольких четвероногих роботов Spot Mini. Каждый из членов группы будет отличаться от других, иметь свою роль и помогать другим.