Пауки роботы: Роботы-пауки, которых вы можете не заметить

Роботы-пауки, которых вы можете не заметить

  • Технологии

Фото DR

Инженеры из Гарварда создали новый тип микроробота — мягкого разноцветного робота-паука

Команда биологов Гарвардского университета совместно со специалистами Гарвардской школы инженерных и прикладных наук (SEAS) и Бостонского университета разработали процесс изготовления мягких миллиметровых роботов с отдельными структурами микрометровых размеров. Чтобы продемонстрировать возможности новой технологии, они создали роботизированного паука из эластичного материала. За образец взяли австралийских павлиньих пауков — миниатюрных и причудливо раскрашенных. Результаты исследования были опубликованы в Advanced Materials.

Закончили чтение тут

Мягкие роботизированные микросистемы до сих пор оставались довольно простыми: их двигательные способности были, как правило, ограничены единственной степенью свободы (для сравнения: обычный промышленный робот-манипулятор, как и человеческая рука, имеет шесть степеней свободы). Новый тип микроробота был создан из многослойного силикона, что обеспечивает паучку 18 степеней свободы, а вдобавок к этому еще и эффектный внешний вид.

Для создания робота команда использовала метод мягкой печати из 12 слоев эластичного силикона, которые вместе составляют основу мягкого паучка. Каждый слой вырезался по отдельности с помощью технологии лазерной микрообработки, а затем соединялся с остальными для создания трехмерной структуры.

Ключевая черта робота — сложная сеть полых микрожидкостных каналов, которая интегрирована в каждый из слоев. С помощью этой сети ученые заставили отдельные слои локально изгибаться, принимая окончательную конфигурацию, которая затем фиксируется в пространстве при помощи застывающей смолы. Таким образом, например, набухший живот мягкого паука и нисходящие изгибы ног становятся постоянными. Оставшиеся каналы используются для движения, а также для придания этому существу импозантной окраски (для этого в них вводится окрашенная жидкость).

«Мы можем точно контролировать процесс формирования частей «тела», варьируя толщину и консистенцию окружающего каналы силиконового материала с помощью лазера. Когда давление в каналах повышается, происходят структурные изменения», — говорит соавтор исследования Томмазо Ранзани. Технология получила название MORPH (Microfluidic Origami for Reconfigurable Pneumatic/Hydraulic). Такие роботы-пауки могут использоваться для выполнения технологических процедур в труднодоступных или опасных местах, а также в медицине — для эндоскопии или микрохирургии. Не останутся в накладе и участвовавшие в работе биологи, они надеются, что «морфы» помогут лучше понять соотношение структуры и функции у живых организмов.

  • Екатерина Кинякина

    Автор

Рассылка Forbes

Самое важное о финансах, инвестициях, бизнесе и технологиях

Информация:

  • Контактная информация
  • Правила обработки
  • Реклама в журнале
  • Реклама на сайте
  • Условия перепечатки

Мы в соцсетях:

  • Telegram
  • ВКонтакте
  • Flipboard
  • YouTube

Рассылка:

Наименование издания:
forbes.ru

Cетевое издание «forbes. ru» зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций, регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации: серия Эл № ФС77-82431 от 23 декабря 2021 г.

Адрес редакции, издателя: 123022, г. Москва, ул. Звенигородская 2-я, д. 13, стр. 15, эт. 4, пом. X, ком. 1

Адрес редакции: 123022, г. Москва, ул. Звенигородская 2-я, д. 13, стр. 15, эт. 4, пом. X, ком. 1

Главный редактор: Мазурин Николай Дмитриевич

Адрес электронной почты редакции: [email protected]

Номер телефона редакции: +7 (495) 565-32-06

Перепечатка материалов и использование их в любой форме, в том числе и в электронных СМИ, возможны только с письменного разрешения редакции. Товарный знак Forbes является исключительной собственностью Forbes Media Asia Pte. Limited. Все права защищены.

AO «АС Рус Медиа»
·
2022

16+

Из мертвых пауков сделали роботов, которые хватают предметы

Поиск по сайту

Наука
26 июля 2022

Далее

Елизавета
Приставка

Новостной редактор

Елизавета
Приставка

Новостной редактор

Исследователи разработали метод, в котором они используют настоящих мертвых пауков, чтобы аккуратно брать мелкие предметы.

Читайте «Хайтек» в

Млекопитающие двигают своими конечностями, растягивая и сокращая мышцы. В отличие от них, пауки перемещают свои конечности с помощью гидравлического давления. Более конкретно, у них есть специальная камера, расположенная рядом с их головой, которая посылает кровь в ноги при сокращении конечности. Когда давление падает, ноги возвращаются в исходное положение. 

Профессор Дэниел Престон и аспирантка Фэй Яп из Техасского университета Райса решили выяснить, могут ли они вручную вызвать такие движения у мертвых пауков-волков. Ученые назвали область исследований necrobotics.

Процесс начинается с эвтаназии паука, после чего в его просомную камеру вводится игла. Затем в место введения добавляют каплю клея, чтобы игла оставалась на месте.

С помощью шприца, прикрепленного к этой игле, в камеру подается небольшое количество воздуха, в результате ножки начинают двигаться. 

Фото: Courtesy of the Preston Innovation Laboratory

В ходе проведенных испытаний пауки были способны поднимать более 130% от веса их собственного тела.

По словам исследователей, одного паука хватает примерно на 1 000 циклов движения/замирания, прежде чем ткани начнут разлагаться. Есть вероятность, что добавление полимерного покрытия может увеличить срок службы.

Читать далее:

Создан квантовый компьютер, который «вышел за пределы двоичной системы»

Сверхзвуковой самолет будет летать со скоростью 2 000 км/ч и пересечет океан за 3,5 часа

Появилась новая убедительная теория, почему разрушилась цивилизация майя

Читать ещё

Поздравляем, вы оформили подписку на дайджест Хайтека! Проверьте вашу почту

Спасибо, Ваше сообщение успешно отправлено.

Как ученые превратили мертвых пауков в роботов, каковы их применения

Ученые превратили мертвых пауков в роботов-захватчиков и назвали эту область исследований «нероботикой», что буквально означает робототехника мертвых.

Ученые из Университета Райса в американском штате Техас нашли способ использовать мертвых пауков в роботов, похожих на когти. Они выяснили, почему пауки всегда сворачиваются клубочком после смерти, и придумали способ открывать и закрывать ноги по желанию после смерти, что позволяет использовать их в качестве когтеобразных роботизированных рук.

Эксперты Университета Райса выяснили, что тела пауков впрыскивают жидкость в ноги, чтобы открыть их наружу. Вот почему они свернулись после смерти, так как они больше не могли вводить эту жидкость после смерти. Специалисты заменили жидкость воздухом и сумели расширить лапки пауков.

Наша статья #necrobotics вышла сегодня в открытом доступе @AdvSciNews Advanced Science! Мы переделали биотический материал (в данном случае умершего паука) в роботизированный захват. #материалы #инжиниринг https://t.co/y7NRRA55Zx pic.twitter.com/Yo9tn9IyQv

— Дэниел Дж. Престон (@ProfDanPreston) 25 июля 2022 г.

Здесь мы объясняем, чего именно достигли ученые, какой механизм они использовали для этого и каковы его последствия.

Научные исследования превращения пауков в роботов

У пауков и людей разные механизмы движения конечностей. В то время как люди двигают конечностями за счет действия противоположных мышц, у пауков есть только одна мышца-сгибатель.

«В то время как люди двигают конечностями с помощью пар мышц-антагонистов, таких как бицепсы и трицепсы, ноги пауков содержат только одну мышцу-сгибатель, которая тянет ногу внутрь», объясняет Грань .

Чтобы двигать ногами наружу, у пауков нет мышц, но есть гидравлическая система. Popular Mechanics объясняет механизм: «Когда паук хочет выпрямить ноги, чтобы двигаться, отдел головоногих, где его ноги прикрепляются к телу, выбрасывает жидкость в ноги, выталкивая их прямо… больше нет давления жидкости, чтобы разогнуть ноги»

Ученые из Университета Райса решили эту проблему, искусственно нагнетая воздух в ноги пауков — точно так же, как жидкость вводили, когда они были живы.

Они выпустили видео, показывающее, как это работает. Пауку вводили воздух, чтобы он расставил ноги вокруг любого объекта. Затем, когда вы вытянете этот воздух, ноги сомкнутся и схватят этот объект. Тогда вы сможете поднять этот объект так же, как механический захват. Тип пауков — пауков-волков, — над которыми работали специалисты из Университета Райса, мог поднимать до 130% веса своего тела.

Исследователи превратили мертвых пауков в некроботов-захватчиков, способных поднимать предметы, вес которых более чем в 100 раз превышает их собственный вес. pic.twitter.com/GHYaJSXF5H

— CBS News (@CBSNews) 28 июля 2022 г.

Практическое применение роботов-пауков

Хотя способность превращать мертвых пауков в механические захваты звучит потрясающе, есть ли у нее практическое применение?

По словам экспертов Университета Райса, которые сделали это, определенно есть несколько приложений.

«Есть много задач, которые мы могли бы рассмотреть, повторяющиеся задачи, такие как сортировка или перемещение объектов в таких небольших масштабах, и, возможно, даже такие вещи, как сборка микроэлектроники», — сказал Дэниел Дж. Престон, ассистент. Профессор Райса, чья лаборатория сделала это открытие.

«Другое приложение может использовать его для отлова мелких насекомых в природе, потому что он по своей природе замаскирован», — сказала ведущий автор исследования и аспирант Райса Фэй Яп.

Эксперты подчеркивают, что пауки остаются мертвыми

Хотя в некоторых отчетах используется слово «реанимировать» для обозначения достижений Дэниела Дж. Престона, Фэй Яп и других в Университете Райса, Престон подчеркнул, что так говорить неправильно. Пауки остаются мертвыми.

«Престон и Яп знают, что эксперименты могут показаться некоторым людям кошмаром, но они сказали, что то, что они делают, не квалифицируется как реанимация», — говорится в пресс-релизе Университета Райса.

Престон далее сказал: «Несмотря на то, что он выглядит так, как будто он вернулся к жизни, мы уверены, что он неодушевленный, и в данном случае мы используем его строго как материал, полученный из когда-то жившего паука. с чем-то действительно полезным».

Ученые используют мертвых пауков в качестве когтеточек | Умные новости

Паукообразный захват используется для поднятия перемычки и разрыва цепи на электронной макетной плате, отключая светодиод.
Престонская лаборатория инноваций / Университет Райса

Трупы пауков, превращенные в роботов, звучит как надуманная сюжетная линия фильма ужасов категории B. Но исследователи из Университета Райса создали именно это — мертвых пауков-волков, которых можно использовать как машины для подъема и опускания предметов.

В статье, опубликованной в журнале Advanced Science , исследователи назвали использование биотических материалов в качестве компонентов роботов «некроботикой». Они говорят, что эта область исследований может быть использована для создания биоразлагаемых захватов для очень маленьких объектов.

«Мы понимаем, что многих людей отталкивает вид паука, но с инженерной точки зрения механизм передвижения паука очень интересен», — Фэй Яп, инженер-механик из Rice и ведущий автор статьи, рассказывает Тони Хо Тран из The Daily Beast . «Определенно стоит поближе познакомиться с этими существами и узнать от них больше».

Исследование началось в 2019 году, когда ученые заметили в своей лаборатории мертвого паука, свернувшись калачиком. Задаваясь вопросом, почему пауки всегда умирают с ногами в таком положении, Яп и ее коллеги быстро провели поиск и обнаружили, что у пауков есть система гидравлического давления, которая управляет их конечностями.

«У пауков нет антагонистических пар мышц, таких как бицепсы и трицепсы у людей», — объясняет Яп в заявлении университета. «У них есть только мышцы-сгибатели, которые позволяют их ногам сгибаться внутрь, и они вытягивают их наружу за счет гидравлического давления. Когда они умирают, они теряют способность активно оказывать давление на свое тело. Вот почему они скручиваются. В то время мы думали: «О, это очень интересно». Мы хотели найти способ использовать этот механизм».

Чтобы создать свой захват, исследователи воткнули иглу во внутренние клапаны в гидравлической камере пауков, создали уплотнение с помощью суперклея и прикрепили к другому концу шприц. Вдувая небольшое количество воздуха через шприц, ученые могли вытягивать и втягивать лапы паука.

Мертвые пауки могли набрать более 130 процентов собственного веса тела и выдержать 1000 циклов открывания-закрывания, согласно документу. Без какого-либо покрытия на трупе пауки оставались функциональными только в течение двух дней, потому что обезвоживание сделало их суставы ломкими. Исследователи экспериментировали с покрытием из пчелиного воска и обнаружили, что оно может замедлить потерю массы пауками.

Команда Райса говорит, что нероботизированные захваты могут иметь множество применений, в том числе для сборки таких вещей, как микроэлектроника, и для сбора образцов.

«Поскольку некроботический захват имеет встроенные способности к податливости и маскировке, мы предполагаем, что сможем использовать его в полевых научных исследованиях», — говорит Яп The Daily Beast . «Например, для отлова и сбора мелких насекомых и других живых особей, не повреждая их».