Китайские ученые создали робота-ската, который плавает на мышцах лягушки: видео
Исследователи из Шэнъянского института автоматизации Китайской академии наук создали небольшого биогибридного робота, который двигается за счет настоящей мышечной ткани лягушки. Разработка, описанная в журнале Advanced Functional Materials, имитирует плавание ската и управляется светом без проводов и аккумулятора.
Живая мышца вместо двигателя
В основе робота лежит не искусственная ткань, выращенная в лаборатории, а фрагмент естественной скелетной мышцы лягушки-быка (Rana catesbeiana). По словам исследователей, такая ткань имеет более упорядоченную структуру волокон и способна создавать большую силу по сравнению с искусственными аналогами.
В лабораторных условиях мышца сохраняла способность реагировать на стимуляцию до 11 дней, а сам робот мог работать около недели. При испытаниях мышечная ткань создавала силу до 6,5 Н, а в отдельных режимах — до 9,4 Н.
Управление лазером
Главная особенность разработки — отсутствие проводов для управления. На спине робота установлены миниатюрные солнечные элементы, которые получают энергию от ближнего инфракрасного лазера. Свет вызывает появление электрических сигналов, которые передаются к мышечной ткани и заставляют ее сокращаться.
Направляя лазер на левую или правую часть солнечной панели, ученые могут поочередно активировать мышцы и менять направление движения. Робот способен плыть прямо, поворачивать, двигаться по кругу и выполнять развороты, как настоящий скат.
«Впервые мы объединили естественную скелетную мышцу с беспроводной оптоэлектронной системой нейростимуляции. Эта работа показывает, что природная мышечная ткань может стать эффективным биологическим приводом для роботов», — рассказал автор исследования, сотрудник Шэнъянского института автоматизации Чжан Чуан.
Робот может не только плавать
Испытания показали, что миниатюрный аппарат развивает скорость около 2,7 см в секунду, а в пиковом режиме — до двух длин собственного тела в секунду. Полный круг он выполняет примерно за 17 секунд. Кроме того, робот способен переносить под водой груз массой до 5 г и медленно двигаться по твердой поверхности.
Ученые считают, что такие биогибридные системы в будущем могут использоваться для наблюдения за мелководными экосистемами и изучения водных организмов без сильного вмешательства в окружающую среду.
Кроме робототехники, разработка может найти применение в медицине. Методы управления мышечной тканью с помощью электрических сигналов могут помочь при исследованиях восстановления мышц после повреждения нервов и создании новых моделей для тканевой инженерии.
В дальнейшем команда планирует продлить срок жизни мышечной ткани, разработать более гибкие электроды для управления сокращениями и добавить систему накопления энергии, чтобы робот мог работать полностью автономно.
