В Японии робота с живыми мышцами научили ходить под водой — на суше он высохнет

Исследователи из Токийского университета создали двуногого биогибридного робота, сочетающего в себе искусственный скелет и биологические мышцы, который способен ходить и поворачиваться, причем все это под водой.

Типичные биогибридные роботы могут двигаться по прямой или совершать большие повороты, но не могут выполнять более чувствительные движения в небольших пространствах. Это делает их непригодными для использования в местах с большим количеством препятствий, например, в поисково-спасательных операциях. Новый робот может поворачиваться на одной ноге, что позволяет ему поворачиваться в пределах небольшого круга.

В настоящее время он может работать только под водой, поскольку выращенные в лаборатории мышцы быстро высыхают под воздействием воздуха, теряя эффективность. Однако исследователи предполагают, что в будущем можно будет создать роботов, которые смогут ходить по суше, если наделить их более толстыми мышцами с собственными запасами питательных веществ и, возможно, даже покрыть их искусственной кожей.

Если попросить вас представить себе робота, состоящего из живых мышц на искусственном скелете, то в голове возникнет образ киборга, шагающего по земле, частично человека, частично машины. Но правда в том, что мы все еще делаем только маленькие шаги, когда дело доходит до создания биогибридных, естественно-искусственных роботов. Создание реальных биогибридных роботов, которые могут ходить как человек, не говоря уже о том, чтобы бегать или прыгать как человек, является большой проблемой. Профессор Шоджи Такеучи и его команда из Высшей школы информационных наук и технологий Токийского университета решили эту задачу в своем последнем исследовании.

Встраивая живые ткани в роботов, мы можем использовать превосходные функции живых организмов. В нашем последнем исследовании мы объединили выращенную в лаборатории скелетную мышечную ткань с гибкими искусственными ногами и напечатанными на 3D-принтере ступнями. Использование мышечной ткани для движения ног позволило нам создать небольшого робота с эффективными, бесшумными движениями и мягким прикосновением, — объясняет Такеучи.

Исследователи начали с выращивания скелетных мышц в формах для создания полосок. Мышечная ткань теряет способность двигаться, когда становится слишком сухой, поэтому робот был спроектирован таким образом, чтобы его можно было использовать в воде. Команда изготовила легкий скелет из плавающей стироловой доски, гибкое тело на силиконовой основе, ноги из акриловой смолы с грузами из латунной проволоки и 3D-печатные ступни. Две полоски мышечной ткани были прикреплены от тела к ногам робота.

Каждая нога приводилась в действие с помощью ручных золотых электродов, которые подавали заряд, подобно тому как мозг посылает электрические сигналы телу, чтобы оно двигалось. В результате мышечная ткань сокращается, и робот начинает «ходить», когда ноги активируются одна за другой. Стимулируя каждую ногу с интервалом в пять секунд, они смогли заставить робота двигаться со скоростью 5,4 миллиметра в минуту. Хотя это и не кажется особенно быстрым, скорость движения его ног была сопоставима со скоростью других биогибридных роботов.

Изначально мы не были уверены в том, что двуногий робот сможет ходить, поэтому было очень удивительно, когда нам это удалось, — говорит Такеучи.

Наш биогибридный робот смог выполнять движения вперед и повороты при двуногой ходьбе благодаря эффективному балансу четырех ключевых сил: силы сокращения мышц, восстанавливающей силы гибкого тела, силы тяжести, действующей на вес, и плавучести поплавка.

Сейчас команда рассматривает возможность создания более плавного робота, способного ходить по суше, разрабатывая методы дистанционной стимуляции мышц и создавая более толстые мышцы с запасом питательных веществ для их поддержания. Такеучи сказал:

Мы работаем над созданием роботов с суставами и дополнительными мышечными тканями, чтобы обеспечить более сложные возможности ходьбы. Наши результаты дают ценную информацию для разработки мягких гибких роботов, питающихся от мышечной ткани, и могут способствовать более глубокому пониманию биологических механизмов локомоции, что в дальнейшем позволит нам имитировать в роботах все тонкости человеческой ходьбы.

26.01.2024


Подписаться в Telegram



Хайтек

PNAS: Создан реактор для безопасной добычи лития из соляных растворов
PNAS: Создан реактор для безопасной добычи лития из соляных растворов

Новое устройство, которое позволяет добывать л...

В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья

Более дешевые металлогидридные накопители водо...

Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати

Новый метод производства цифрового света для&n...

AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику

Электроны вращаются без электрического за...

Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ

Новый программный комплекс представили ученые ...

В НГУ разработали первые фильтры для технологии связи 6G
В НГУ разработали первые фильтры для технологии связи 6G

Уникальные фильтры для импульсной терагер...

Ученые КФУ выяснили, как дефекты в полупроводниках влияют на свет
Ученые КФУ выяснили, как дефекты в полупроводниках влияют на свет

Физическая модель, которая описывает взаимодей...

Новый метод синтеза лекарств открыли российские химики
Новый метод синтеза лекарств открыли российские химики

Новый метод синтеза производных пирролизидина ...

Advanced Materials: Созданы волокна в одежду для питания смартфона от тепла тела
Advanced Materials: Созданы волокна в одежду для питания смартфона от тепла тела

Термоэлектрический материал, который можно исп...

В Томском университете создали интегральные схемы для российских РЛС
В Томском университете создали интегральные схемы для российских РЛС

Первый российский комплект интегральных схем д...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Phys.org: Ученые обнаружили 719 новых галактик в Великом аттракторе
Phys.org: Ученые обнаружили 719 новых галактик в Великом аттракторе
PNAS: Создан реактор для безопасной добычи лития из соляных растворов
PNAS: Создан реактор для безопасной добычи лития из соляных растворов
IFLScience: Червь, которого ученые не видели с 1956 года, был у всех на виду
IFLScience: Червь, которого ученые не видели с 1956 года, был у всех на виду
ИИ помог восстановить 3d барельефа буддийского храма по фото 134-летней давности
ИИ помог восстановить 3d барельефа буддийского храма по фото 134-летней давности
Ректор НИЯУ МИФИ призвал вузы запускать бизнес
Ректор НИЯУ МИФИ призвал вузы запускать бизнес
Nature Nanotechnology: Новый материал охлаждает на 72% лучше любых термопаст
Nature Nanotechnology: Новый материал охлаждает на 72% лучше любых термопаст
Health Communication: Как правильно общаться с людьми с диагнозом Альцгеймера
Health Communication: Как правильно общаться с людьми с диагнозом Альцгеймера
Nature: Ученые исследуют строение ядер химических элементов с помощью лазеров
Nature: Ученые исследуют строение ядер химических элементов с помощью лазеров
Zoolinnean: Ученые открыли новый вид геккона со сросшимися костями
Zoolinnean: Ученые открыли новый вид геккона со сросшимися костями
New Atlas: Башня RainStream сможет спасти город от пожара
New Atlas: Башня RainStream сможет спасти город от пожара
Phys.org: Космический мусор защитит будущие миссии на Луну и Марс от радиации
Phys.org: Космический мусор защитит будущие миссии на Луну и Марс от радиации
Current Biology: Ученые придумали, как отпугивать акул от серфингистов
Current Biology: Ученые придумали, как отпугивать акул от серфингистов
Школьники создали для музея бота-проводника по коммуналкам и книгам Булгакова
Школьники создали для музея бота-проводника по коммуналкам и книгам Булгакова
PeerJ: Выяснилось, как хищники справляются, когда остаются без зубов
PeerJ: Выяснилось, как хищники справляются, когда остаются без зубов
Челябинские ученые сделают коммунальные машины автономными
Челябинские ученые сделают коммунальные машины автономными

Новости компаний, релизы

На старт! Внимание! MITEX!
Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
«Неделя без турникетов» проходит на предприятиях «Вертолетов России»
Как человек проживает смерть родных