Выбирай : Покупай : Используй
в фокусе
0

Робот-медуза с электронным кардиостимулятором исследует океан и сообщает о находках

Изучение глубин океана может стать проще благодаря роботу-медузе. Новое изобретение получилось доступным по стоимости — ученые вживили в обычную медузу кардиостимулятор и специальный протез.

Медузы не обладают мозгом, но зато способны с легкостью изучать глубины океана, которые людям недоступны. Благодаря последним достижениям в области робототехники их возможно использовать в качестве биороботов, которые будут собирать данные о температуре, солености и уровне кислорода в океане.

Океан оказывает огромное влияние на климат суши и, вместе с тем, он до сих пор мало изучен, особенно на большой глубине. Целью биоробота, описанного в исследовании, вышедшем в Bioinspiration & Biomimetics, было сдвинуть океанологию с мертвой точки, применив нестандартный подход. Работа была вдохновлена одним из немногих животных, которые успешно исследовали весь океан задолго до появления человечества — медузой.

Вид Aurelia, который не имеет нервных окончаний, а следовательно, нечувствителен к боли — именно его «дополнили» электроникой и протезной «шляпой». Изображение: UnSplash

В лаборатории медузам имплантировали электронный кардиостимулятор, чтобы повысить скорость их передвижения в 2,8 раз. Также им добавили протез в виде шляпы поверх мезоглеи (передняя часть тела медузы, напоминающая по форме колокол или зонтик).

Выбор формы протеза не случаен: такая конструкция делает медузу обтекаемой, добавляет плавность движениям, а также позволяет крепить датчики и электронику. Устройство было напечатано на полимерном 3D-принтере.

На аппаратной схеме А: 1 — медуза; 2 — кардиостимулятор; 3 — электроды; 4 — крепление электроники к медузе; 5, 6 и 7 — протез во время естественного движения медузы. На рисунке В продемонстрирована биогибридная робот-медуза. Изображение: Simon R Anuszczyk, John O Dabiri/ Bioinspiration & Biomimetics, 2024

Общая стоимость одной биогибридной медузы составляет всего $20 — для океанологов это выгодная альтернатива исследовательскому судну. Чтобы проверить, как хорошо плавает робот-медуза, в лаборатории Калифорнийского технологического института был построен вертикальный резервуар в масштабе человека. Ученые постарались воссоздать среду, максимально приближенную к океаническим течениям, по которым дрейфуют настоящие медузы.

Вертикальный резервуар с морской водой в масштабе человека. Размеры: высота — 6 м, объем — 13 600 л. Изображение: Simon R Anuszczyk, John O Dabiri/ Bioinspiration & Biomimetics, 2024

В океане медуза совершает путешествие туда и обратно от поверхности до 3000-4000 метров на глубину за несколько дней. Исследователи не могли наблюдать и изучать этот процесс в реальных условиях, поэтому в лаборатории и был сконструирован вертикальный резервуар. Он позволяет медузам плыть против течения, что очень похоже на беговую дорожку для пловцов.

В результате комбинация электрического кардиостимулятора и протеза-шляпы повысила скорость роботов-медуз в 4,5 раза по сравнению с простыми медузами.

Завершающим этапом эксперимента является разработка комплекта датчиков, способных выдерживать высокое давление. Однако это устройство, которое меньше софтбольного мяча, намного проще спроектировать, чем целый батискаф.

В дальнейшем авторы разработки планируют добавить датчики управления медузой, чтобы задавать ей любое направление движения. Это открыло бы еще больше возможностей для использования биогибрида. 

Несмотря на то, что биогибридная робототехника животных обладает значительным потенциалом, ее редко применяют в других областях наук. Это было первое исследование, изучающее возможность одновременного электрического и механического протезирования на примере медуз.

Комментарии