Araignée morte réincarnée en bras robotique : la pince pneumatique miniature tant attendue est là

La nature a apporté beaucoup d'inspiration à la recherche et au développement de robots, et les robots bioniques émergent sans cesse. Mais avez-vous déjà vu un robot qui utilise de vrais corps d’animaux comme composants ?

Comme illustré ci-dessous, une araignée morte est utilisée comme pince mécanique pour ramasser des objets plus lourds qu'elle :

Il s'agit d'une étude de l'Université Rice aux États-Unis, l'article a été publié dans Advanced Science :

Adresse papier : https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202201174

Nous savons que les araignées ont une capacité portante très fort et peut transporter des objets plus gros que leur propre poids. Mais il est extrêmement difficile pour les gens de créer un robot doté de fonctions similaires. L’étude Rice tire directement parti des araignées elles-mêmes.

Les araignées vivantes contrôlent leurs membres en ajustant la pression artérielle. Une pression plus élevée entraînera un étirement des membres. Lorsque la pression artérielle dans le corps diminue, les membres se recourbent et se recourbent en raison du manque de pression artérielle pour équilibrer la force. des muscles fléchisseurs.

Les chercheurs pensent que ce principe peut être utilisé pour entraîner les membres d'une araignée morte. " Ce qu'une pince à araignée peut faire, attraper une autre araignée :

Manipuler le circuit imprimé :

Dans ce travail, les chercheurs ont utilisé des créatures inanimées (araignées mortes, corps complet d'une araignée-loup sert d’actionneur biologique (Figure 1), ce qui, selon les chercheurs, constitue la première étape vers le domaine de la recherche en nécrobotique. La stratégie de l'étude diffère des approches biomimétiques, dans lesquelles les chercheurs examinent la forme physique de l'araignée pour trouver des idées de conception qui sont ensuite mises en œuvre dans des systèmes d'ingénierie complexes. Cette recherche diffère également des systèmes biohybrides dans la mesure où elle ne nécessite pas de matériel biologique vivant ou actif comme base et ne nécessite donc pas de maintenance élaborée.

Cette recherche utilise des carcasses d'araignées pour créer des pinces à entraînement pneumatique qui peuvent être entièrement fonctionnelles en une seule étape d'assemblage simple, évitant ainsi les étapes fastidieuses de fabrication de dispositifs entraînés par fluide.

Par exemple, les pinces PneuNet nécessitent généralement des moules imprimés en 3D, plusieurs composants différents à couler et à assembler, et des élastomères qui prennent des heures ou des jours à durcir, ce qui est fastidieux. La pince pneumatique réalisée dans cette étude à partir de cadavres d'araignées peut soulever des objets 1,3 fois son propre poids, générer une force de serrage maximale de 0,35 mN et résister à environ 700 cycles d'actionnement.

Le processus des chercheurs pour fabriquer des pinces à araignées est à peu près le suivant : insérez une aiguille dans la zone antérieure du corps de la carcasse de l'araignée et fixez l'aiguille au corps de l'araignée avec de la colle pour créer un joint ( Figure 1b). De l'insertion de l'aiguille à la prise de la colle pour créer une pince entièrement utilisable, cela prend environ dix minutes.

L'araignée étend chaque jambe en contractant activement les muscles de l'avant du corps pour augmenter sa pression hydraulique interne. Dans le cas de la pince araignée, une source de pression pneumatique externe remplace la régulation inhérente à l'araignée, actionnant les membres lorsque la pression à l'intérieur de l'araignée augmente au-dessus de la pression atmosphérique (Fig. 1c). La pressurisation et la dépressurisation, respectivement, provoquent l'ouverture et la fermeture simultanée de toutes les pattes de l'araignée, agissant efficacement comme des pinces.

La figure ci-dessous montre la représentation de la force et du déplacement de la pince araignée :

Faye Yap, l'un des auteurs de l'article, a déclaré que l'inspiration pour cette étude est venue d'observations dans la vie : « Un jour, alors que nous déplacions des objets dans le laboratoire, nous avons remarqué une araignée recroquevillée sur le bord. du couloir, et nous étions curieux de savoir pourquoi les araignées se recroquevillent lorsqu'elles meurent

Faye Yap

Ils ont cherché dans l'encyclopédie et ont trouvé la réponse : les araignées n'ont pas d'antagonistes. paires de muscles (comme les biceps et les triceps humains), ils n'ont que des muscles fléchisseurs qui permettent à leurs jambes de fléchir et de s'étendre vers l'extérieur via la pression hydraulique. Après leur mort, ils perdent la capacité de pressuriser activement leur corps, alors ils se recroquevillent.

Yap et d'autres membres de la recherche ont pensé que c'était intéressant, alors ils ont essayé de trouver un moyen d'exploiter ce mécanisme.

Il convient de noter que les petites araignées peuvent être mieux capables de résister à la charge que les plus grandes araignées. Par exemple, une petite araignée sauteuse de 10 mg peut exercer une force de préhension supérieure à 200 % de son poids corporel, tandis qu'une araignée géante de 200 g ne peut avoir qu'une force de préhension de 10 % de son poids corporel.

Cependant, les araignées n’ont pas été indemnes lors de cette étude. "Il n'existe actuellement aucune directive claire concernant l'approvisionnement éthique et l'euthanasie sans cruauté des araignées", ont déclaré les chercheurs. Les carcasses de tarentules utilisées dans l'étude ont été euthanasiées en les gardant à des températures glaciales (environ -4°C) pendant 5 à 7 jours. .

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