Биогибрид: учёные спроектировали робота, шагающего за счёт мышечной ткани

Черпая вдохновение в походке человека, исследователи из Японии создали двуногого биогибридного робота, объединив мышечные ткани и искусственные материалы. Технология, описанная в журнале Matter, позволяет роботу ходить и поворачиваться.


Автор проекта Седзи Такеучи из Токийского университета рассказал, что биогибридные роботы представляют собой сплав биологии и механики. В последнее время концепция таких устройств привлекает всё больше внимания, став новой областью робототехники. Использование мышц в роли механизмов позволила создать более компактного робота и добиться от него эффективных, бесшумных движений.

Идея биогибридных устройств в том, что встроенные мышечные ткани позволяют им ползать либо плавать, совершая плавные повороты. Однако способность резко поворачивать важна, так как позволяет избегать столкновений с препятствиями. Так возникла потребность в более проворном роботе с более аккуратными движениями. Исследователи придумали биогибридный образец, который имитирует походку человека, правда, в водной среде. Пенопластовый поплавок вверху и утяжелённые ноги способствуют вертикальной ориентации. Скелет робота по большей части — из силикона, чтобы он сгибался силой мышц. Мышцы из специально выращенных в лаборатории тканей соединили с силиконовой резиной каждой ноги.

Под воздействием электротока мышечная ткань сокращалась, приподнимая ногу. При ослаблении тока стопа опускалась. Так, чередуя электростимуляцию левой и правой ноги с интервалом в 5 секунд, биогибрид заставили ходить со скоростью 5,4 миллиметра в минуту, то есть 0,0032 км/ч.

Для поворота исследователи несколько раз воздействовали на правую ногу каждые 5 сек., в то время как левая нога служила опорой. В результате робот поворачивался на 90 градусов влево за 62 секунды. Опыты показали, что двуногий робот, приводимый в движение мышцами, может ходить, останавливаться и поворачивать в точности, как того требовалось.

Седзи Такеучи признал, что пока создатели концепции вручную двигают провода с током, а это кропотливое и медленное занятие. В будущем за счёт встроенных электродов они рассчитывают повысить эффективность и скорость.

Также в планах — оснастить усовершенствованную модель суставами и более массивными мышцами, тем самым усложнив движения и придав им сил. Но до такой модернизации ещё придётся обеспечить биологические компоненты подачей питательных веществ для жизнеспособности, а также придумать им защиту от воздействия воздуха.

Сами исследователи без ложной скромности считают результат свой работы гигантским скачком в сегменте развития биогибридных роботов.