Роботизированные усы помогут сориентироваться в темноте

Система датчиков и есть роботизированные усы, прототип которых создала команда учёных из Иллинойса

(фото Cagdas Tuna/University of Illinois at Urbana-Champaign).

Длина каждого "усика" составляет 15 сантиметров, а диаметр ≈ всего 3 миллиметра

(фото University of Illinois at Urbana-Champaign).

Команда протестировала свою разработку в воде

(фото University of Illinois at Urbana-Champaign).

Многие млекопитающие пользуются чувствительностью своих усов (так называемых вибрисс), когда им необходимо исследовать местность в кромешной темноте. В отличие от человеческих пальцев вибриссы передают в мозг информацию не о прикосновении (тактильные ощущения), а данные о воздушных или водных потоках. Они позволяют животному судить о расположении и движении объектов вокруг него, даже когда оно практически ничего не видит.

Вдохновлённые этим природным механизмом учёные из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн и Центра современных цифровых наук в Сингапуре разработали массив сенсоров, который назвали роботизированными усами.

Как рассказывается в отчётной статье, опубликованной в журнале Bioinspiration and Biomimetics, устройство предназначено для получения томографических изображений путём измерения потока жидкостей (потоки в воздухе сравнимы с потоками в жидкости). Разработке создатели прочат большое будущее в биомедицине и хирургии.

"В темноте усы являются главным органом познания окружающей среды для большого числа животных. К примеру, именно благодаря этому органу тюлени могут ловить рыбу в темноте, следуя за гидродинамическим следом, который оставила жертва", — рассказывает ведущий автор исследования Кагдас Туна (Cagdas Tuna).

Команда протестировала свою разработку в воде
(фото University of Illinois at Urbana-Champaign).

Массив роботизированных усов, призванный перенять все достоинства своего природного прототипа, изготовлен из суперупругих нитиноловых проводков, покрытых полимерным материалом. Длина каждого сенсора составляет 15 сантиметров, а ширина — всего 3 миллиметра. К основанию конструкции прикреплены тензометры, которые измеряют механическое напряжение каждого усика. Полученные сигналы используются для формирования изображений потока жидкости, проходящего мимо устройства.

"Нет никаких доказательств того, что именно такие томографические изображения и формируются в сознании животных. Но как бы то ни было, наше новое устройство может быть полезным, хотя и нетрадиционным способом изучения окружающей среды", — утверждает Туна.

Роботизированные вибриссы могут стать прекрасным дополнением к существующим системам навигации в условиях недостаточной освещённости. Однако разработчики планируют создать ещё одну модель своего изобретения — уменьшенную — чтобы расширить область его потенциальных применений.

Как поясняет Туна, микроверсия усов может быть использована во время хирургических операций на сердце для слежения за ситуацией. Это, по его словам, поможет снизить риск травмы или фибрилляции предсердий.

Добавим, что ранее похожую разработку представила команда учёных из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли и Калифорнийского университета. Их роботизированные усы должны были подарить животную чувствительность роботам-животным.