Labah-labah mati menjelma semula menjadi lengan robot: pencengkam pneumatik mini yang telah lama ditunggu-tunggu ada di sini

Alam semulajadi telah membawa banyak inspirasi kepada penyelidikan dan pembangunan robot, dan robot bionik muncul tanpa henti. Tetapi adakah anda pernah melihat robot yang diperbuat daripada badan haiwan sebenar?

Seperti yang ditunjukkan di bawah, labah-labah mati digunakan sebagai pencengkam mekanikal untuk mengambil objek yang lebih berat daripada dirinya:

Ini adalah kajian dari Rice University di Amerika Syarikat Kertas itu diterbitkan dalam Advanced Science:

Alamat kertas: <.>https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202201174

Kita tahu bahawa kapasiti menanggung berat labah-labah itu sangat Kuat, mereka boleh membawa objek yang lebih besar daripada beratnya sendiri. Tetapi amat sukar bagi orang untuk mencipta robot dengan fungsi yang serupa. Kajian Beras mengambil kesempatan langsung daripada labah-labah itu sendiri.

Labah-labah hidup mengawal anggota badan dengan melaraskan tekanan darah yang lebih tinggi akan menyebabkan anggota badan meregang Apabila tekanan darah dalam badan berkurangan, anggota badan akan mengembang kerana kekurangan darah tekanan untuk mengimbangi kekuatan otot flexor Curl, curl up.

Para penyelidik percaya bahawa prinsip ini boleh digunakan untuk memacu anggota labah-labah yang mati. Mereka memasukkan jarum suntikan ke dalam badan labah-labah dan menyuntik udara ke dalamnya Semua kaki labah-labah akan mengembang dan meluruskan, dengan itu mengawal anggota labah-labah yang mati untuk meregangkan:

Mari kita lihat apa yang boleh dilakukan oleh "penggenggam labah-labah" ini, ambil labah-labah lain:

Memanipulasi papan litar:

Dalam karya ini, penyelidik menggunakan badan lengkap makhluk tidak bernyawa (labah-labah mati, labah-labah serigala) sebagai pemacu makhluk hidup (Rajah 1), yang mana penyelidik katakan adalah langkah pertama ke arah bidang penyelidikan nekrobotik. Strategi kajian berbeza daripada pendekatan biomimetik, di mana penyelidik melihat kepada bentuk fizikal labah-labah untuk idea reka bentuk yang kemudiannya dilaksanakan dalam sistem kejuruteraan yang kompleks. Penyelidikan ini juga berbeza daripada sistem biohibrid kerana ia tidak memerlukan bahan biologi hidup atau aktif sebagai asas dan oleh itu tidak memerlukan penyelenggaraan yang rumit.

Penyelidikan menggunakan bangkai labah-labah untuk mencipta pencengkam didorong pneumatik yang berfungsi sepenuhnya dalam hanya satu langkah pemasangan mudah, mengelakkan langkah membosankan yang terlibat dalam membuat peranti yang dipacu bendalir.

Sebagai contoh, penggenggam PneuNet biasanya memerlukan acuan cetakan 3D, berbilang komponen berbeza yang perlu dituang dan dipasang, dan elastomer yang mengambil masa berjam atau hari untuk sembuh, yang menyusahkan. Penggenggam pneumatik yang direalisasikan dalam kajian ini menggunakan mayat labah-labah boleh mengangkat objek 1.3 kali beratnya sendiri, menjana daya pengapit puncak 0.35 mN, dan boleh menahan kira-kira 700 kitaran penggerak.

Proses membuat pencengkam labah-labah adalah secara kasar seperti berikut: masukkan jarum ke dalam kawasan badan anterior mayat labah-labah, dan gunakan gam untuk memasang jarum pada badan labah-labah untuk membentuk meterai (Gamb. 1b). Daripada memasukkan jarum kepada menetapkan gam untuk mencipta penggenggam yang boleh dikendalikan sepenuhnya, ia dilakukan dalam masa kira-kira sepuluh minit.

Labah-labah memanjangkan setiap kaki dengan mengecutkan otot secara aktif dalam badan anteriornya untuk meningkatkan tekanan hidraulik dalamannya. Dalam kes pencengkam labah-labah, sumber tekanan pneumatik luaran menggantikan peraturan yang wujud dalam labah-labah, menggerakkan anggota badan apabila tekanan dalam labah-labah meningkat melebihi tekanan atmosfera (Rajah 1c). Tekanan dan penyahtekanan, masing-masing, menyebabkan semua kaki labah-labah membuka dan menutup serentak, bertindak sebagai pencengkam dengan berkesan.

Rajah berikut menunjukkan daya dan perwakilan anjakan pencengkam labah-labah:

Faye Yap, salah seorang pengarang kertas kerja, berkata bahawa inspirasi untuk kajian ini datang daripada pemerhatian dalam kehidupan: "Suatu hari ketika kami memindahkan barang di makmal , kami perasan ada sesuatu di tepi koridor baru melengkung, kami sangat ingin tahu kenapa labah-labah meringkuk selepas mati. 🎜> Mereka mencari ilmu ensiklopedia dan menemui jawapannya: labah-labah tidak mempunyai pasangan otot antagonis (seperti bisep dan trisep manusia), mereka Hanya otot fleksor yang membenarkan kaki mereka bengkok dan memanjang ke luar secara hidraulik. Selepas mereka mati, mereka kehilangan keupayaan untuk secara aktif menekan badan mereka, jadi mereka meringkuk.

Yap dan ahli penyelidik lain berpendapat ini menarik, jadi mereka cuba mencari jalan untuk mengeksploitasi mekanisme ini.

Perlu diperhatikan bahawa labah-labah yang lebih kecil mungkin lebih mampu menahan beban daripada labah-labah yang lebih besar. Sebagai contoh, labah-labah melompat 10 mg kecil boleh menggunakan daya cengkaman melebihi 200% daripada berat badannya, manakala labah-labah 200 g gergasi mungkin hanya mempunyai kekuatan cengkaman sebanyak 10% daripada berat badannya. Walau bagaimanapun, labah-labah itu tidak cedera semasa kajian. "Pada masa ini tiada garis panduan yang jelas untuk sumber etika dan euthanasia labah-labah yang manusiawi," kata para penyelidik, bangkai tarantula yang digunakan dalam kajian itu telah dieuthanakan dengan mengekalkannya pada suhu beku (kira-kira -4°C) selama 5-7 hari .

Atas ialah kandungan terperinci Labah-labah mati menjelma semula menjadi lengan robot: pencengkam pneumatik mini yang telah lama ditunggu-tunggu ada di sini. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!