Моллюски "подарили" свои мышцы крошечным напечатанным роботам

Благодаря мышцам моллюска робот может ползать подобно морской черепахе. Само тело и "руки" биобота сделаны при помощи 3D-печати.

Иллюстрация Victoria Webster.

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.

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.

Добавим, что биогибридные устройства создаются далеко не в первый раз: совсем недавно инженеры представили "живую" машину на основе клеток сердца крыс, а ранее "Вести.Наука" писали о саранче на пульте управления и получении энергии от жуков-киборгов.