​Исследователи из Case Western Reserve University объединили ткани морского слизня с гибкими 3D печатными компонентами и создали биогибридного робота, который может ползать, как настоящее животное, - сообщает Robotics.ua.

(Прототипы и испытания) Морской 3D печатный биоробот

Ткань слизняка обеспечивает движение, которое в настоящее время контролируется с помощью внешнего электрического поля. Но будущие версии устройства будут включать нервные узлы, то есть пучки нейронов и нервов, которые обычно проводят сигналы к мышцам. Это органический контроллер. Исследователи также используют коллаген из кожи слизняка, чтобы построить органическую платформу для тестирования новых версий робота.

Перспективы технологии

В будущем стаи биогибридных роботов могут быть полезны для выполнения таких задач, как определение источника токсичной утечки в пруду, или поиск на дне океана черного ящика с записью данных с борта корабля или самолета. Это потенциально длительный процесс, который недоступен роботам со стандартными батареями.

"Мы строим живую машину – биогибридного робота, который не совсем органоминеральный", - говорит Виктория Вебстер, аспирант, ведущий автор исследования. Инженер работала с Роджером Куинном, Артуром П. Армингтоном профессором инженерии и директором Лаборатории биологически вдохновленной робототехники при Case Western Reserve; Гилелем Чилем, профессором биологии, который изучал морских слизняков в Калифорнии в течение многих десятилетий; Озаном Аккусом, профессором механической и аэрокосмической техники и директором Лаборатории CWRU и другими учеными.

"Комбинируя материалы с морским слизняком типа Aplysia сalifornica и трехмерными напечатанными частями, мы создали робота, который может выполнять различные задачи", - говорит Куинн.

Ход исследования

Исследователи выбрали морского слизняка, потому что это животное очень выносливое благодаря его клеткам, оно выдерживает значительные перепады температуры, солености и приплывы Тихого океана, что позволяет ему одинаково хорошо работать на любой глубине. По сравнению с тканями млекопитающих и птиц, которые требуют строго контролируемых условий для работы, слизняк является гораздо более гибким.

"Для задач поиска мы хотим, чтобы роботы были адаптивными и легко взаимодействовали с окружающей средой", - говорит Вебстер. – "Одной из проблем, связанных с традиционной робототехникой, особенно в малых масштабах, является то, что приводы-блоки, которые обеспечивают движение, как правило, очень жесткие".

Мышечные клетки вырабатывают свои собственные питательные вещества в среде, в которой они действуют, и это обеспечивает их работу. Поскольку они мягкие, они безопаснее для операций, чем твердые приводы и имеют гораздо более высокое отношение мощности к весу.

Исследователи первоначально пытались использовать только мышечные клетки, но в итоге задействовали всю область рта или щечной массы слизняка. "Мышцы уже имеют оптимальную структуру и форму, чтобы предоставить необходимые функции и силу", - продолжил Чил. Аккус также добавил: "Когда мы интегрируем мышцы с естественной биологической структурой, это от 100 до 1000 раз лучше, чем искусственные органы".

В первых образцах щечные мышцы соединены с печатными полимерными руками и телом робота. Когда щечные мышцы соединяются с контактами, это приводит к движению конечностей робота. В начале тестирования, бот смог пройти 0,4 сантиметров за минуту. Для того, чтобы контролировать движение, ученые обращаются к нервным узлам животного. Они могут использовать либо химические, либо электрические стимулы, чтобы побудить нервы сокращать мышцы. "С нервными узлами мышца способна выполнять гораздо более сложные движения, по сравнению с использованием искусственного контроля, и она способна к самообучению", - говорит Вебстер. Команда надеется тренировать эти органы для перемещения робота вперед в ответ на первый сигнал и в обратном направлении в ответ на второй.

С целью создания полностью органического робота, ученые сгустили коллаген из кожи слизняка и также использовали электрические токи для выравнивания коллагеновых нитей, чтобы создать легкую, гибкую, но мощную основу. Согласно Robolovers, команда готовится испытать органические версии, а также новые конфигурации для тела, чтобы создать более эффективные способы передвижения.

Если полностью органические роботы докажут свою работоспособность, исследователи говорят, что рой таких роботов будет выпущен в море или пруд где-нибудь в удаленном месте. В целом, такие устройства будут не дорогостоящими в производстве и не будут загрязнять воду тяжелыми металлами и химическими веществами от аккумуляторов, однако с другой стороны, они могут быть съедены хищными животными или превратиться в компост.