Ученые создали робота-моллюска

Роботы копируют моллюска-чемпиона | Народная Воля

Моллюск-чемпион

Для этого вида, обитающего в песчаных грунтах и широко распространенного по всему миру, включая Северное и Средиземное моря, характерны сильно удлиненная раковина, формой напоминающая ножны, и мускулистая нога, позволяющая быстро закапываться в грунт. Конечно, быстро — понятие относительное, и та скорость, с которой морской черенок умудряется вертикально погружаться в песок, кому-то может показаться скромной, но для моллюсков это рекорд: сантиметр в минуту.

Умение столь стремительно зарываться в морское дно привлекло к черенку пристальное внимание ученых.

Оказалось, что моллюск добивается такого эффекта, используя хитроумный прием, говорит Керстин Нордстром (Kerstin Nordstrom), научная сотрудница Института электроники и прикладной физики Мэрилендского университета в Колледж-Парке: «Моллюск рывком сдвигает створки своей раковины и тем самым взвихривает под собой песок.

Обратите внимание

В результате плотный грунт на короткое время становится податливым, как бы разжижается. Образуется суспензия, в нее моллюск легко вдвигает свою ногу и может втянуться вглубь сразу на значительное расстояние. Затем черенок снова раздвигает створки раковины, и весь процесс повторяется».

Десятикратная эффективность

По сути дела, моллюск сам себе создает зыбучий песок, в котором быстро тонет.

Больше всего исследователей поразила эффективность этого трюка: ни один из разработанных инженерами механизмов для земляных работ не в состоянии конкурировать с морским черенком, говорит Керстин Нордстром: «Существуют технические устройства с приводом типа гребного винта, есть шнековые буры, ввинчивающиеся в грунт, есть и машины, погружающиеся в песок за счет вибрации. Но морской черенок делает это намного эффективнее. Конкретно — в 10 раз эффективнее, чем любая из имеющихся сегодня технологий».

Прототип RoboClam

Прототип получил название RoboClam, то есть «робот-двустворчатый моллюск». А чтобы убедиться в том, что он действительно способен разжижать песок, исследователи производили испытания в специальном контейнере с лазерной подсветкой. «Мы разработали такую опытную схему, которая позволяет нам как бы заглянуть внутрь песка, — поясняет Керстин Нордстром.

— Мы взяли небольшой аквариум, налили в него подкрашенной воды и засыпали доверху мелкими крупинками, имитирующими песок. Этот аквариум освещается с разных сторон лучами лазера. В результате частицы красящего пигмента в воде начинают светиться, крупинки же выглядят темными точками на светлом фоне.

Запустив в аквариум нашего робота, мы можем наблюдать, что происходит с крупинками».

Оказалось, что если робот машет створками в определенном ритме, крупинки в лазерном свете действительно начинают вести себя как зыбучий песок: легко теряют сцепление друг с другом, в результате чего вязкость среды резко падает.

Проблема — в размерах

Своего робота разработчики представили на прошедшей недавно в Денвере, штат Колорадо, весенней сессии Американского физического общества. Но говорить о каком-либо практическом применении этого устройства пока не приходится.

Сегодняшний прототип для этого просто слишком мал — размером с одноразовую газовую зажигалку, то есть примерно с того самого моллюска, что послужил образцом при его создании.

Мэрилендские специалисты работают теперь над устройствами более внушительных размеров, полагая, что они найдут применение в роботах, обследующих в автономном режиме морское дно или подводные трубопроводы.

«Большинство этих подводных роботов невелики, а потому легко уносятся морскими течениями, — поясняет Керстин Нордстром. — Чтобы удержаться на одном месте, они должны как-то закрепиться на дне. Но это требует довольно значительного расхода энергии, а ее мало, ведь все эти роботы питаются от аккумуляторов».

Важно

Вот здесь-то и пригодится позаимствованный у моллюска высокоэффективный механизм погружения в грунт. Впрочем, интерес к разработке проявляют уже и военные: они намерены использовать эту новую технологию для разрыхления морского дна с целью обезвреживания донных мин.

Источник: https://www.nv-online.info/2014/03/28/roboty-kopiruyut-mollyuska-chempiona.html

Революция в медицине: микророботы заработали в живом организме

Четверг, 22 Января 2015, 12:39

Торпеды с лекарствами, шагающие молекулы, электронные морские гребешки избавят человечество от рака и других смертельных заболеваний

За последние несколько лет микроробототехника существенно продвинулась вперед. Только за последние пару месяцев в этой сфере появилось сразу несколько прорывных технологий.

Лечебные торпеды

Ученые из Калифорнийского Университета в Беркли произвели революцию в сфере наномедицины. Впервые в истории микроскопические двигатели заработали в живом организме, доставив медицинские препараты точно в слизистую желудка. Результаты работы опубликованы в свежем номере журнала ACS Nano.

Применение нанороботов обещает перевести медицину на кардинально новый уровень.

Перемещаясь не только по крупным артериям, но и по относительно узким кровеносным сосудам, они позволяют проводить сложные виды лечения без травматического хирургического вмешательства.

 Но в первую очередь они будут полезны при терапии рака, целенаправленно доставляя лекарство прямо к злокачественному образованию. Это принципиально важно, ведь при химиотерапии препараты подаются через капельницу, нанося сильнейший удар по всему организму.

Разработка Калифорнийского Университета в Беркли представляет особую ценность, поскольку впервые вышла за рамки испытаний на культурах клеток и образцах тканей.

На сей раз ученые впервые протестировали нанороботов на живом организме, пусть и на мышином.

Микроскопические двигатели, доставили медицинские препараты точно в слизистую желудка грызунов, причем никаких побочных эффектов терапии выявлено не было.

Нонороботы, созданные специалистами Калифорнийского Университета в Беркли – это тончайшие, покрытые цинком полимерные трубки длинной всего в двадцать микрометров, что сопоставимо с толщиной человеческого волоса. В желудке цинк вступает в реакцию с кислотой, в результате чего образуются пузырьки водорода.

Газ вырывается из расширенного конца трубок, превращая их в крошечные торпеды, которые плывут в желудочном соке, пока не достигнут стенок желудка. Хотя скорость машин довольно низкая – около 60 микрометров в секунду, этого достаточно, чтобы в конце пути врезаться и застрять в слизистой.

Там трубки растворяются под действием ферментов и выпускают помещенное внутри лекарство.

Совет

Немаловажное преимущество технологии состоит в том, что для производства нанороботов используется нетоксичный полимер, тогда как раньше в большинстве движущихся микромашин применяли небезопасные для организма химикаты.

Методику будут использовать для лечения многих заболеваний, включая самые сложные болезни желудка и рак. Точная доставка повысит эффективность лекарств и предотвратит их распространение по организму.

Молекулы научились ходить

А чуть раньше химики из Оксфордского университета создали способные самостоятельно передвигаться молекулы-нанороботы.

Они настолько крошечные, что их невозможно рассмотреть даже в самый мощный микроскоп. Тем не менее, роботы потихоньку передвигаться.

Это первый в истории современной науки случай, когда серия крошечных шагов, сделанных молекулой-нанороботом, была зафиксирована в режиме реального времени.

Движение регистрировалось по следу, оставляемому роботом на так называемых нанопорах – отверстиях очень малого диаметра, заполненных определенных химическим веществом. Эти нанопоры основаны на новой технологии “упорядочивания ДНК”, разработанной учеными Bayley Group и специалистами их дочерней компании Oxford Nanopore Technologies.

Для того чтобы роботы не отрывались от поверхности, исследователи снабдили их химически активными “ногами”, атомы которых образуют химические связи с материалом поверхности, по которой передвигаются молекулы.

Каждый раз “нога”, входя в контакт с поверхностью, прилипает к ней, образуя химическую связь.

Обратите внимание

Для “ног” молекул выбрано такое вещество, которое позволит им передвигаться по множеству различных поверхностей, включая организм человека.

Передвигающиеся нанороботы – значимый шаг на пути создания функционирующих в живом организме крошечных двигателей. В будущем специалисты Оксфордского университета на базе нынешней технологии планируют разработать универсальную нанотранспортную сеть, которую можно развернуть в любом месте и по которой нанороботы будут переносить лекарства.

Целебные гребешки

Интересную разработку представили и ученые из немецкого Института интеллектуальных систем Макса Планка. Они создали необычного микроскопического робота в форме морского гребешка, который стремительно передвигается по жидкостям тела человека. Его конструкция отличается от всех предыдущих прототипов и, как уверяют создатели, является наилучшей для выполнения подобного рода задач.

Читайте также:  Студенты создали "умный" шлем для велосипедистов

Принцип движения робота тоже позаимствован у двустворчатого моллюска. Наноустройство умеет хлопать створками своей раковины и перемещаться за счет возникающей при этом реактивной тяги.

Это позволяет ему легко плыть в жидкостях с разной плотностью.

Авторы разработки говорят, что такой способ передвижения весьма экономичен с точки зрения энергозатрат: для работы используется энергия внешнего электромагнитного поля, что позволяет обойтись без источника питания и уменьшить размеры раковины.

Источник: http://www.dsnews.ua/future/revolyutsiya-v-meditsine-mikroroboty-zarabotali-v-zhivom-organizme-22012015094900

Ученые создали еще один «умный» вид микроробота

В Калифорнийском университете команда ученых напечатала роботов в виде рыбок микроскопических размеров, которые способны перемещаться в жидкостях и, по мнению ученых, станут прекрасным методом доставки лекарственных препаратов.

Новые «микророботы» способны самостоятельно передвигаться и управляются при помощи внешнего источника магнитного излучения. Стоит отметить, что таких «рыбок» ученые планируют помещать в специализированные таблетки, кроме того, такие микроскопические роботы обладают собственной функциональностью и специализацией.

Такой вид роботов является не первым, в последнее время ученые из разных университетов и стран успешно создают микроскопических роботов для тех или иных целей.

К примеру, существует робот-моллюск, получивший название из своего образа передвигаться, миниатюрные роботы созданные из пузырьков воздуха, работающие под действием лазерного света, магнитные роботы, управляемые внешним источником магнитного излучения.

Особенностью созданных калифорнийскими исследователями микрорыбок стало то, что их способ изготовления является довольно простым и они способны выполнять множество действий.

Специалисты использовали технологию микромасштабной оптической трехмерной печати с высокой разрешающейся способностью, что позволило напечатать одновременно тысячи микророботов длиною всего 0,12мм и толщиною 0,02мм.

Управление процессом осуществляется специальным программным обеспечением, кроме этого, микророботам можно придать любую форму (рыбы или птицы).

В хвостовую часть роботов включены наночастицы с платиной, в голове – магнитные частицы. При помещении в жидкость с содержанием перекиси водорода, платина становится своеобразным катализатором и разлагает перекись водорода, при этом происходит выделение пузырьков газа, что и приводит в движение робота.

Внешнее магнитное поле действует на частицы в голове и задает точное направление.

Исследователи провели испытание и проверили их работоспособность микророботов с помощью детоксификации. Ученые нанесли на поверхность роботов нейтрализующее токсины вещество и поместили в токсический раствор.

Все микрорыбки стали излучать ярко красный свет и исследователи смогли управлять их движением, направляя их в сторону максимального свечения.

Важно

Данный эксперимент позволил ученые предположить, что микророботы обладают способностью выполнять сразу две задачи: служить датчиком и нейтрализовывать химические соединения.

Исследователи предполагают, что такие микророботы обладают большим потенциалом и их можно использовать в различных областях медицины и науки. Например, они подойдут для доставки лекарственных препаратов, для устранения последствий аварий на техногенных объектах, контролировать окружающую среду и пр.

Сейчас исследователи конструируют микроробота, которого можно будет использовать в хирургии. По идее, несколько таких микророботов смогут проводить легкие оперативные вмешательства непосредственно внутри тела без необходимости делать разрез.

Источник: https://ilive.com.ua/news/uchenye-sozdali-eshche-odin-umnyy-vid-mikrorobota_92273i15817.html

Моллюски помогли ученым создать новый суперклей

Морские обитатели за тысячи лет научились прочно прикрепляться к любым поверхностям.

Брюхоногие моллюски испокон веков доставляют массу неприятностей морякам. Морские жители крепко крепятся к днищам суден, удалить их оттуда очень сложно. Именно это и сподвигло ученых на создание нового суперпрочного клея.

Инженеры из Массачусетского технологического института (которые известны своими животноподобными роботами) создали водостойкий клей на основе белка, выделяемого моллюсками, пишет hi-news.ru.

Клей после доработок и окончательных тестов можно будет использовать в судоремонте и даже в медицине.

– Многим обитателям морских глубин необходимо умение приклеиваться к различным поверхностям, поэтому природа наделила их способностью производить совершенно разные виды клея, которые мы хотим у них позаимствовать, – говорит Тимоти Лу, доцент биоинженерии, электротехники и компьютерных наук из.

Взять хотя бы мидий, известных всем нам двустворчатых моллюсков, которых сегодня предлагают вам отведать в практически всех уважающих себя ресторанах.

Чтобы закрепиться на облюбованной поверхности, моллюск вырабатывает специальный белок “биссус”, представляющий собой тончайшие нити и застывающий, как только попадает в воду.

Ученые пытались воссоздать его в лабораторных условиях с помощью различных методик, но у них ничего не получилось.

Совет

Лишь недавно исследователям удалось синтезировать из двух разных белков прочный клейкий материал, который вполне можно производить искусственным путём. Новый материал с легкостью способен склеивать как сухие, так и влажные поверхности. В ходе тестирования клея учёные выяснили, что он прочно цепляется к поверхностям, покрытым диоксидом кремния, золотом и даже полистиролом.

Создатели уникального клея уверены, что он сцепляется с поверхностью гораздо лучше, нежели клей самих моллюсков, которые вдохновили учёных на разработку. Также этот клей является самым сильным среди существующих на сегодняшний день аналогов.

Единственный минус – пока что производить вещество удается в небольших количествах.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Ученым попался гигантский кальмар весом 350 килограммов

Ученые сделали открытие. Как оказалось, огромный кальмар, которого недавно выловили из вод Антарктики, оказался самкой.

Моллюск весит 350 килограммов и является вторым образцом в мире, который прекрасно сохранился, пишет “Яху”.

Сначала мегакальмара держали замороженным в музее Те Папа в Веллингтоне, а затем его снова доставили в Новую Зеландию. Все это время ученые ждали окончания лета для транспортировки образца.

Колоссальный кальмар имеет щупальца длинной до 4-5 метров.

Этот образец, как и другие осьминоги и видов кальмары, имеет три сердца – один, чтобы качать кровь по всему телу и два для его жабр, которые, по оценкам, около 3,5 метров в длину.

Кроме того, ученые принялись изучать глаза животного, которые оказались 35 сантиметров в диаметре.

До этой самки единственным экземпляром оказался кальмар, которого нашли в 2008 году.

Исследователи до сих пор не знают, как много гигантских кальмаров находится в водах Антарктического моря. Но ученые утверждают, что гигантскими моллюсками питаются кашалоты

. Также они нередко оказываются выброшены на берег мертвыми.

После того как все нужные для исследований образцы были взяты из кальмара, экземпляр сохранят для дальнейших исследований и показов.

Источник: https://kp.ua/life/471503-molluisky-pomohly-uchenym-sozdat-novyi-superklei

Животные, которые вдохновили ученых на создание роботов

13 февраля 2015, 8:00     4321

Робототехника создает не только человекоподобные устройства. Часто прообразом для создания машины служит строение или поведение животных.

Девятого февраля лаборатория Boston Dynamics, известная своими уникальными роботами, представила еще одну разработку. Это механический пес Spot, удивительно напоминающий в движении живую собаку.

Новинка компактнее своего старшего брата, робота BigDog, но отличается повышенной ловкостью. На представленном видео показано, как Spot реагирует на толчки и пинки. Свалить робота с ног практически невозможно, он моментально стабилизируется.

В эти моменты его движения особенно напоминают действия живой собаки.

Обратите внимание

Четвероногие домашние животные — не единственный прообраз для робототехники. Своими зоороботами широко известен Массачусетский технологический институт. В январе прошлого года исследователи продемонстрировали устройство, скопированное с реально существующего океанического моллюска.

Ученых заинтересовала возможность животного быстро закапываться в грунт и прочно там фиксироваться. Была создана машина, повторяющая движения моллюска. Эффект оказался идентичным — робот быстро и надежно закрепляется на дне.

Устройство может использоваться в качестве легкого якоря, или, к примеру, в ходе океанических исследований или прокладки глубоководных кабелей.

Еще одна морская разработка Массачусетского института — робот-рыба. Корпус устройства выполнен из мягкого силикона. Благодаря этому робот повторяет движения реальной рыбы и способен развивать в воде такую же скорость.

Более того, подвижность позволяет роборыбе уклониться от атаки какого-нибудь морского хищника, заинтересовавшегося необычной добычей. Устройство может найти применение в сфере научных исследований или даже военной разведки.

Конструкторы не обделили вниманием и рептилий. К примеру, еще в 2013 году американскими исследователями был разработан проект робота-змеи, который может пригодиться для планетарных исследований.

Читайте также:  Повязка с искусственным интеллектом сможет рассказать о болезни

Ученые заинтересованы, в первую очередь, в высокой проходимости змей. Эти животные способны перемещаться по сыпучим грунтам и барханам, не соскальзывая и не увязая.

Робот, повторяющий движения змеи, может использоваться в качестве вездехода-разведчика в пустынных условиях.

Важно

Даже насекомые вдохновили ученых на создание миниатюрных машин. В 2013 году в Гарвардском университете был создан управляемый летающий робот размером с одноцентовцю монету. Особо примечательно то, что модель полета искусственного животного была в точности скопирована с реальных насекомых.

В природе не существует летающих организмов, движущихся с помощью вращения лопастей, как это делают вертолеты и современные дроны. Животные используют исключительно движение крыльев.

Разработка Гарварда также получила два миниатюрных крыла, поднимающиеся и опускающиеся с помощью сокращения электронных мышц. В итоге робот стал походить на стрекозу или бабочку, и издавать при полете характерное жужжание. Потенциал применения робонасекомых очень широк.

Это могут быть военная разведка, исследования местности, спасательные операции и даже опыление сельскохозяйственных культур.

Но по-настоящему исследователей интересуют не способы передвижения, а поведение насекомых. Коллективные действия муравьев и пчел тщательно изучаются, чтобы воплотиться в робототехнике. Обладая минимальным индивидуальным интеллектом, общественные насекомые умудряются сообща выполнять весьма сложную работу.

Широко известно исследование, которое в 2013 году провели ученые Технологического института Нью-Джерси. Муравьи, чтобы определить оптимальный маршрут между точками, используют пахучие метки. Этот принцип использовали и с роботами. Маленькие кубики на колесах были запрограммированы только двигаться по лабиринту, объезжая препятствия.

Каждый робот оставлял за собой светящийся след, который усиливался в зависимости от того, сколько роботов по нему проехало. Также юниты были обучены реагировать на свет и ехать в его сторону. В итоге эксперимента за полчаса несколько десятков роботов проложили оптимальный маршрут, по которому далее и перемещались все новоприбывшие юниты.

В итоге эксперимент ученых увенчался успехом – примитивные машины действовали точно так же, как это делают в природе муравьи.

Источник: https://igate.com.ua/news/6072-zhivotnye-kotorye-vdohnovili-uchenyh-na-sozdanie-robotov

Моллюски “подарили” свои мышцы крошечным напечатанным роботам

Учёные из Университета Кейс Вестерн Резерв объединили ткани, взятые у моллюсков, с гибкими компонентами, напечатанными на 3D-принтере, для создания «биогибридного» робота. Устройство, отмечают инженеры, может ползать по песку подобно морским черепахам.

Мышцы, взятые из ротового отверстия моллюска, обеспечивают механизм двигательными функциями. Управление в настоящее время осуществляется с помощью внешнего электрического поля. Однако будущие версии устройства будут включать нервные узлы, пучки нейронов и нервы, которые обычно проводят сигналы к мышце.

Учёные использовали калифорнийского моллюска вида Aplysia californica и напечатанные на 3D-принтере части. В итоге они «создали робота, справляющегося с различными заданиями, который под силу животным или полностью искусственным устройствам», говорит Роджер Куинн (Roger Quinn).

Исследователи выбрали моллюска вида A. californica, поскольку это животное является довольно выносливым. Оно выдерживает значительные изменения температуры и солёности воды. Мышцы млекопитающих и птиц не идут с ними ни в какое сравнение.

Исследователи начали с того, что удалили так называемые щёчные мышцы из ротовой полости моллюска. Мышцы эти имеют две «руки», за них учёные прикрепили их к «телу» напечатанного на 3D-принтере полимерного робота.

Когда мускулы сокращаются, биобот может передвигаться со скоростью 0,04 сантиметра в минуту. Тут надо смотреть правде в глаза: моллюски всё же не устанавливают скоростные рекорды.

«Мы разрабатываем живую машину – биогибридного робота, который пока не является полностью органическим», — рассказывает один из авторов исследования Виктория Уэбстер (Victoria Webster).

Как отмечает Уэбстер, «мы хотим, чтобы роботы были податливыми для того, чтобы легко взаимодействовать с окружающей средой» для выполнения некоторых задач. «Одна из проблем традиционной робототехники, особенно касающейся маленьких устройств, в том, что приводы, обеспечивающие движение, как правило, являются жёсткими», — говорит она.

Мышечные клетки являются достаточно податливыми, а также имеют свой собственный источник топлива. По той причине, что они мягкие, они более надёжны в эксплуатации, чем рукотворные приводы, а также имеют гораздо более высокую удельную мощность на единицу веса, говорит Виктория.

Совет

В настоящее время мышца является единственной биологической частью робота, но учёные надеются в будущем включить в него больше частей от моллюска.

Например, они намерены разработать тело из коллагена, полученного из тела животного. Исследователи также хотят интегрировать нервные углы (ганглии) моллюска, которые позволили бы им использовать химические или электрические сигналы для сокращения мышц.

В будущем, по словам учёных, целые стаи подобных биогибридных роботов могут быть применены для таких задач, как поиск источника ядовитой утечки в пруду, чтобы быстрее решить возникшую проблему.

Или же группы устройств смогут искать в океане чёрные ящики (бортовые самописцы самолётов).

Этот процесс занимает в настоящее время довольно много времени даже у самых оснащённых и современных устройств.

Источник: https://alev.biz/news/science-news/robots-prosthetics/mollyuski-podarili-svoi-myshtsy-kroshechnym-napechatannym-robotam/

Зooробототехника: новое поколение звероподобных роботов вот-вот выйдет из лабораторий

До недавнего времени большинство роботов можно было условно разделить на два типа. Виджетофора – это устройства с клешнями, ковшами и колесами, которые состояли только из крайне необходимых деталей и не претендовали на какое-то либо отличие от других машин (вспомните робота R2-D2 из “Звездных войн”).

Второй тип, антропоиды, которые наоборот, всячески подражают своих создателей – эти существа имеют руки и кисти, ноги и ступни, а также лица (вспомните андроида С-3РО из той же фантастической саги).

Несколько созданных человекоподобных роботов, которые стояли между этими категориями, обычно напоминали домашних животных (например, робопес АIBO компании Sony) и были не более чем забавными игрушками. Но это уже не игрушка – пришло робототехникам в голову (однако с опозданием), что они что-то недосмотрели.

Большой природный дизайнер – эволюция – решила проблемы, с которыми не могут справиться ни виджетофора, ни антропоиды. Так почему бы не сымитировать эти испытанные модели, подумали инженеры, чем стараться перехитрить 4 млрд. лет естественного отбора?Результат – яркое разнообразие звероподобных роботов.

Теперь инженеры копируют не только собак, но и высокочувствительных землероек, водоплавающих миног, хватательных осьминогов, ползущих ящериц и роющих моллюсков. Ученые даже пытаются сымитировать насекомых в форме роботов, которые поднимаются в воздух, взмахивая крыльями. Такое направление исследований отодвинуло виджетофору и антропоидов.

Зато на передний план уверенно выступил тип зооподобных.Пример Сесилии Ласки и группы, возглавляемых ею исследователей, в Школе углубленных исследований имени Святой Анны в Пизе хорошо иллюстрируют эту тенденцию. Они – ведущее звено международного консорциума по созданию робота-осьминога.

Для создания искусственного головоногого, ученые начали с убойного – в буквальном и переносном смысле – органа этого животного: гибких щупалец. Лапы позвоночных животных созданы так, что ими мышцы двигают, а кости несут вес. А щупальца осьминога не имеет костей, поэтому его мышцы должны делать и то и другое.

Обратите внимание

Преимущество в том, что помимо плотного захвата предметов, щупальце может также добраться к таким закуткам и пролезть в такие щели, которые недоступны позвоночным животным, имеющим лапы подобных размеров.После изучения щупалец Ласки и ее группа создали искусственное щупальце, которое ведет себя так же, как и естественное. Его внешняя оболочка сделана из силикона и имеет сенсоры давления, которые передают информацию о предметах, которых щупальце касается. Внутри оболочки располагаются кабели и пружины с особо эластичного никель-титанового сплава. Благодаря этому щупальце может обкрутится вокруг объекта движением, удивительно похожим на естественное.

Читайте также:  Автоматическое обнаружение трещин на атомной электростанции при помощи алгоритма глубокого обучения (deep learning)
Рукотворные соревнования

Пока работу Ласки можно назвать скорее одноногим, чем осьминогом, но она планирует исправить эту ситуацию за два года, добавив еще семь щупалец и систему контроля и координации. Цель – создать автомат, который поможет выполнять сложные подводные работы, например, закрывать вентили на протекающих нефтепроводах.

Другая группа инженеров во главе с Паоло Дарио и Цезаре Стефанини в том же заведении также копируют водных животных, например, миногу.Миноги – простейшие позвоночные животные нашего времени. Подобно осьминогам у них нет костей (хотя имеют рудиментарный хрящевой скелет).

Их нервная система тоже проста, а потому с них хорошо начинать исследование нейронной строения, развитие которого завершился в конечном итоге образованием человеческого мозга. Поэтому группа Стэна Грилнера в Каролинском институте (Стокгольм) уже много лет изучает миног, чтобы глубже понять, как работает нервная система позвоночных животных.

В последнее время они рассматривают роботоверсию миноги. Устройство называется «Лампетра»; оно сделано из круговых сегментов, подобных хрящевым позвонкам этого животного. К каждому сегменту прикреплен электромагнит, который активирует ток, идущий от головы до хвоста подобно передаче нервного сигнала в живом животном.

Так сегмент сначала притягивает, а потом отпускает следующий сегмент, создавая волнообразное движение, которое толкает работа вперед.
Лампетра имеет глаза в форме маленьких камер и может использовать собранную из них информацию о цвете и форме, чтобы обходить препятствия.

Главная цель проекта – объяснить, как позвоночные используют перцепцию для ориентации при движении. Но уникальная движущаяся система Лампетры также может найти полезное применение, поскольку, как оказалось, это очень эффективный способ передвижения робота в воде.

Еще один зоолог, использующий роботов, чтобы изучить поведение реальных животных, Даниэл Герман из Цюрихского университета, исследует моллюсков и строит их роботоверсии. Он пытается понять, как форма раковины влияет на шансы животного выжить.Многие типы моллюсков избегают хищников, зарываясь в морское дно.

Для этого они поочередно передвигают раковиной и мягкой, мускулистой «ногой», которая содержится в раковине. Эти две части по очереди выполняют роль якоря в то время, как вторая часть дальше роет дно. Моллюски также разрыхляют осадочные отложения струями воды, которые они выпускают из раковины.

Важно

Благодаря этим приспособлениям в случае опасности они могут исчезнуть с глаз за считанные секунды.Чтобы понять, как в действительности это происходит, Герман спроектировал робота-моллюска. Он имеет двустворчатую раковину, две жилки, которые могут сводить и разводить створки, а также небольшую помпу, которая выталкивает воду.

Исследователь все еще работает над строением «ноги». Когда он убедится, что такой механизм может успешно закапываться, то организует соревнования роботов-моллюсков с различными формами раковин, чтобы увидеть, какая форма более эффективна. Герман планирует воссоздать несколько вымерших моллюсков. Когда их механические копии покажут, на что они способны, он сможет проверить гипотезу о том, что современные раковины выжили благодаря тому, что их форма раковины позволяет им зарываться в морское дно эффективнее, чем более древним разновидностям.

Держитесь крепче

Упомянутые выше проекты имеют не только научный интерес, но и практическую ориентированность. Хороший пример – StickybotIII (от англ.sticky 'липкий' и robot), робот-геккон, который разработала группа исследователей во главе с Марком Куткоски.Люди уже давно дивились тому, как гекконы умеют подниматься по стенам и шагать по потолкам.

Робот с такими способностями был бы полезен в разных сферах. Секрет геккона в том, что его пальцы покрыты рядами деликатных образований, напоминающих рубчики, которые видны на отпечатках пальцев человека, но с большими углублениями.

Когда палец прижимается к поверхности, молекулы этих рубчиков притягивают молекулы поверхности благодаря электростатическому явлению, которое называется Ван-дер-ваальсовая сила. Если животное (или робот) не слишком тяжелые, этой силы достаточно, чтобы удерживать пальцы в контакте с поверхностью.

Подобно настоящему геккону StickybotIII имеет четыре ноги, а пальцы на них покрыты похожими рубчиками. Эта механическая ящерица способна на такие же трюки, что и живая: она может не только подниматься вертикальной стеной, но и преодолеть стену с выступом.Применение зооморфных роботов не исчерпывается хитрыми способами передвижения.

Они также могут имитировать органы чувств, чувствительность которых намного превышает человеческие способности. Например, Тони Прескотт и возглавляемая им группа исследователей в Шеффилдском университете (Англия) пытаются воссоздать гиперчувствительные усики карликовой белозубки.Эти землеройки живут под землей и, когда движутся в своих норах, используют для ориентации усики.

Английские исследователи изучили замедленную видеозапись белозубок и установили, что они постоянно водят усиками, дважды касаясь всего, что кажется интересным.Используя эту информацию, исследователи сконструировали Shrewbot (от англ. Shrew 'землеройка' и robot), который воспроизводит устройство головы этой крохотной зверушки.

Совет

Устройство имеет 18 усиков разной длины; специальная программа движет ими, каждым независимо от других, и использует собранную информацию, чтобы решить, стоит объект исследовать дальше. Пока Shrewbot может отличить гладкую поверхность от рифленой. Исследователи надеются, что вскоре он будет уметь распознавать основные фигуры, например сферы, кубы и цилиндры.

В планах на будущее – построить робота, который сможет работать там, где зрение мало что помогает, например, в наполненных дымом зданиях.Все это очень хорошо, и робот-спасатель – вещь очень полезная. Но многие инженеры особенно стремятся создать робота, который мог бы двигаться, как насекомые: лететь, махая крыльями, и зависать, парить в воздухе.

Оснащены камерой, крошечные летучие роботы такого типа могли бы пробираться в слишком малые или опасные для людей места, скажем, враждебные бункеры, и сообщать о том, что в них происходит.

Исследователи, возглавляемые Риком Руисинком, Дельфтского технического университета (Нидерланды) разработали DelFly – роботоверсию бабочки, которая имеет две пары крыльев и электромотор, который заставляет их делать взмахивающие движения. DelFly может быстро летать, а может и зависать в воздухе, чтобы лучше разглядеть некое место. Первая версия имеет дистанционное управление, то есть это не настоящий, автономный робот. Зато она оборудованная видеокамерой и может использовать собранную из нее информацию, чтобы корректировать высоту и направление полета. Исследователи надеются, что им удастся расширить способности своего творения так, что оно станет полностью автономным в будущем.

Полет фантазии

Еще один летающий робот, AirBurr, разработанный Жаном-Кристофером Зюфри из Политехнической школы в Лозанне, построен иначе. Внешне он совсем не напоминает насекомое, но ведет себя именно как насекомое. Это проявляется, в частности, в том, как он справляется с препятствиями.

Вместо того, чтобы всеми силами избегать их, он может быстро восстановиться после случайного столкновения со стеной и лететь дальше.

Для этого его слезоподобное крыло и маленькие пропеллеры защищены гибкими стержнями, которые принимают на себя удар, а сам робот сбалансирован так, что даже если он падает на землю, то всегда пропеллером вверх, чтобы сразу же снова сняться в воздух.

Этим он напоминает надоедливую букашку, которая летает себе по вашей комнате, невзирая на все попытки остановить ее мухобойкой.

Вывод из этого исследования таков, что робот не обязательно должен выглядеть как животное, чтобы имитировать его поведение.

Обратите внимание

Роботы будущего, возможно, будут напоминать средневековых монстров: головы землероек, щупальца осьминога, тело миноги. Но скорее всего, разработают не универсальные, а специализированные устройства, которые будут сотрудничать между собой: разведывательные летательные работы передавать информацию наземным или водным работам, каждый из которых будет выполнять свою особую задачу. Вместе они будут образовывать, можно сказать, роботоекосферу.

Заметили ошЫбку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Источник: https://topwar.ru/5606-zoorobototehnika-novoe-pokolenie-zveropodobnyh-robotov-vot-vot-vyydet-iz-laboratoriy.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector