Надувание трупа паука создает игру кошмаров с роботизированными когтями

Лаборатория инноваций Престона

Вскоре после того, как Престонская инновационная лаборатория была создана в Университете Райса, аспирантка Фэй Яп переставляла некоторые вещи, когда заметила мертвого паука, свернувшегося в коридоре. Ей было любопытно узнать, почему пауки сворачиваются, когда они умирают, и быстро нашла ответ. И этот ответ — по сути, внутренняя гидравлика — привел к восхитительно болезненному вдохновению: почему бы не использовать тела мертвых пауков в качестве крошечных пневматических захватов, чтобы захватывать и перемещать крошечные электронные детали?

Яп и его коллеги, включая члена совета Дэниела Престона, так и сделали. Они превратили мертвого паука-волка в инструмент для захвата за один этап сборки, по сути, начав новую область исследований, которую они дерзко окрестили «неробототехникой». Они подробно описали процесс в новой статье, опубликованной в журнале Advanced Science. Авторы предполагают, что захват может быть идеальным для деликатных повторяющихся задач «взять и поместить» и, возможно, когда-нибудь его можно будет использовать при сборке микроэлектроники.

Лаборатория Престона специализируется на так называемой мягкой робототехнике, которая отказывается от обычных твердых пластиков, металлов и электроники в пользу более нетрадиционных материалов. Гидрогели и эластомеры, например, могут служить в качестве исполнительных механизмов, приводимых в действие химическими реакциями, пневматикой или даже светом. Робототехники также давно черпали вдохновение для своих проектов в природе, изучая передвижение животных, таких как гепарды, змеи, насекомые, морские звезды, медузы и осьминоги. (См., например, нашу статью о разработке OctaGlove, предназначенной для захвата скользких предметов под водой.)

Увеличить / На иллюстрации показан процесс, с помощью которого инженеры-механики из Университета Райса превращают мертвых пауков в некротические когти, способные захватывать предметы при нажатии на гидравлическое давление. Лаборатория инноваций Престона

Среди этих существ есть пауки, которые продолжают очаровывать и вдохновлять робототехнику благодаря тому, что их тела включают в себя как жесткие, так и мягкие компоненты. Есть также уникальный способ, которым они контролируют свои ноги. «У пауков нет пар мышц-антагонистов, таких как бицепсы и трицепсы у людей», — сказал Яп. «У них есть только мышцы-сгибатели, которые позволяют их ногам сгибаться, и они вытягивают их наружу за счет гидравлического давления. Когда они умирают, они теряют способность активно оказывать давление на свое тело. Вот почему они съеживаются. Мы хотели найти способ воспользоваться этим механизмом."

Древние исследователи разработали шины, суставы и мышцы, вдохновленные пауками, но производство этих компонентов в таких малых масштабах обычно требует нескольких кропотливых операций. Существуют также биогибридные системы на основе живых или активных биологических материалов, но Яп и др.. обратите внимание, что они требуют тщательного и точного обслуживания. В памятной статье сообщалось об управлении живым пауком с помощью электрической стимуляции, и ученые нашли применение паучьему шелку и линяющим экзоскелетам пауков. Но в целом, «включение биотических материалов, полученных из самого тела паука, еще предстоит изучить», — пишут авторы.