Выбирай : Покупай : Используй
в фокусе
0

Новые биоботы плавают с беспрецедентной скоростью — все дело в необычных пружинах

Биогибридные роботы — относительно новое направление биороботики и мягкой робототехники. Ученые работают над плавающими, ползающими и другими роботами, которые имитируют разные биологические виды и состоят из искусственных тканей и гибкого каркаса. В новой разработке использовался пружинный скелет — это дало роботу заметные конкурентные преимущества.

Биороботика изучает способы имитации природных биологических сущностей. В частности, речь идет о движениях и адаптации к окружающей среде. Новая разработка исследователей из Института биоинженерии Каталонии (IBEC) — биогибридный мягкий робот на основе пружинного скелета. Он может плавать быстрее, чем другие аналогичные биоботы.

Нынешние биоботы далеки от того, чтобы подражать характеристикам природных существ в отношении мобильности и силы. Теперь исследователи из IBEC преодолели обе проблемы, используя инструменты биоинженерии

В частности, они применили 3D-биопечать и инженерный дизайн для разработки биогибридных роботов, которые могут плавать и двигаться по берегу, как рыбы, с беспрецедентной скоростью. Ученые решили использовать спонтанное сокращение материалов на основе мышечных клеток с очень специфическим податливым скелетом. Все результаты опубликованы в Science Robotics.

Самостоятельное обучение биоботов проводилось с помощью сконструированного авторами работы инновационного скелета, в то время как большинство исследователей обычно работает с жесткими каркасами для подготовки искусственных роботов. Исследователи использовали в качестве основы гибкую змеевидную пружину, изготовленную из полимера PDMS. Пружину спроектировали и оптимизировали с помощью моделирования, а затем напечатали с использованием 3D-технологий.

Вид сверху на нового плавающего биобота, разработанного в IBEC. Он состоит из насыщенного мышечными клетками гидрогеля и пружинного скелета и может самообучаться, демонстрируя удивительную скорость и силу. Изображение: IBEC

Преимущество такого  каркаса заключается в улучшенном обучении и развитии ткани за счет механической самостимуляции при спонтанных сокращениях, которая создает петлю обратной связи благодаря  восстанавливающей силе пружины. Самообучение приводит к усиленному срабатыванию и большей силе сжатия при работе биобота. Подобные змеевидные пружины раньше не входили в состав мягкой роботизированной живой системы.

Новые биоботы плавают с беспрецедентной скоростью и движутся по берегу, как рыбы: помимо способности самообучаться, биогибридный пловец, основанный на клетках скелетных мышц, передвигается в 791 раз быстрее, чем другие биоботы на основе скелетных мышц и кардиомиоцитов (мышечных клеток сердца).

Более того, новые биоботы могли выполнять и другие движения: двигаться вдоль берега, когда дно было рядом, что напоминает стиль плавания некоторых рыб вблизи поверхности, например, рыбок данио, которые передвигаются рывками со всплесками с последующими фазами движения по инерции.

Эта разработка открывает двери для нового поколения более сильных и быстрых биологических роботов на основе мышечных клеток. Они представляют интерес и для области охраны окружающей среды, и для таких сфер, как бионическое протезирование.

 Распечатать
Комментарии