14.11.2014

Роботы двигаются используя мышечные клетки

Большинство роботов приведено в движение электродвигателями. Однако электродвигатели громоздкие, тяжелые. И, когда они ломаются, их необходимо заменять. С другой стороны, животные и человек используют “биологический двигатель” (мышцы), которые также сокращаются, реагируя на проходящие по нервным волокнам электрические импульсы. Но мышцы работают намного более эффективно. И, в случае повреждения, они могут себя восстановить. Учёные только начинают пытаться управлять биологическими структурами достаточно “умными” чтобы позволить инженерам использовать их удивительные свойства. В университете штата Иллинойс создали крошечную "биоличинку", которая для движения использует мышечные клетки.

Основа этого робота сделана из гидрогеля. Гидрогель действует как “комбинация кости и сухожилия” обеспечивая структуру и гибкость конструкции. Мышца закреплена на “ногах” гидрогеля. И, когда внешние электрические импульсы заставляют мышцу сокращаться, ноги сдвигаются навстречу друг другу. Когда, электрические импульсы отсутствуют, упругость гидрогеля заставляет “ноги” вернуться в исходное положение. Таким способом, чередующиеся импульсы заставляют "биоличинку" ползти.

Пока что эти исследования находятся на очень ранней стадии. И эти маленькие роботы могут быть усовершенствованы за счёт технических решений, применённых в современных более крупных роботах. Например, более совершенное управление может быть обеспечено путём объединения нейронов, которые будут управлять отдельными мышцами и реагировать на химические градиенты или изменение интенсивности света.

Автор данной разработки считает, что “эта работа представляет важный первый шаг в развитии биологических машин, которые могут обучаться или программироваться, чтобы выполнять нужную работу. Увлекательно думать, что эта система могла бы, в конечном счёте, превратиться в поколение биологических машин, которые могли бы помочь в доставке лекарственных средств внутри организма, в хирургической робототехнике и во многих других областях применения.

Добавлю, что мышечные волокна могут быть искусственными, изготовленными из так называемых “умных” гелей. Эти вещества реагируют изменением (увеличением или уменьшением) объёма при воздействии на них так называемых “стимулов” (импульсы электрического тока, изменение температуры, кислотности окружающей среды и т.п.). А после прекращения действия “стимула” “умные” гели восстанавливают своё исходное состояние.

Источники:

1. roboting.ru