Робот с живыми мышцами

Движения самых современных роботов все еще неуклюжи, несмотря на активное развитие робототехники. В сравнении с роботами тела животных и человека подвижнее и гибче. Живые ткани способны к самым тонким движениям и гораздо лучше неживых преобразуют энергию в действия. Поэтому разработчики роботов постоянно ведут исследования на стыке биологии и механики.

В последнее время внимание инженеров привлекают биогибридные роботы, которые интегрируют механические компоненты с биологическими материалами. Мышечную ткань для них искусственно выращивают на гибких подложках в специализированных биореакторах. Такие ткани позволяют быстро совершенствовать конструкции. Биороботы уже умеют ползать и плавать по прямой, также они научились совершать нерезкие повороты. Правда, они пока не могут избегать неожиданных препятствий.

Чтобы преодолеть этот недостаток, инженеры из Токийского университета во главе с Соджи Такеучи (Shoji Takeuchi) создали модель двуногого биогибридного робота из искусственных материалов и живых жгутов мышечной ткани. Способный к тонким и деликатным движениям робот имитирует человеческую походку, но пока может работать лишь в воде. Причина в том, что у него еще нет системы подачи питательных веществ к мышцам, но в водной среде мышечная ткань некоторое время остается живой. Верхняя часть конструкции выполнена из легкого пенопласта, а утяжеленные ноги помогают прямо стоять в воде.

Ноги робота сделаны из двух полосок силиконовой резины, которые могут сгибаться и разгибаться прикрепленными к ним жгутами мышц. Если подать на мышцу электрический ток, то она сократится и поднимет вверх силиконовую ногу. При выключении тока пятка округлой ступни слегка наклоненного робота опустится чуть впереди него. Исследователи чередовали подачу тока на мышцы каждые 5 секунд и таким образом заставили робота перемещаться со скоростью 5,4 мм/мин. Для поворота ток регулярно подавали только на одну ногу. Робот мог совершать полный оборот за несколько минут.

Авторы исследования уверены, что маленькие шаги их простой конструкции стали гигантским скачком вперед для всех биогибридных роботов. В сравнении с ними японский робот выполняет очень точные повороты. Он потребляет мало энергии, бесшумен и мягок в движениях. Инженеры планируют усовершенствовать свою простую модель. Они надеются снабдить двуногого робота суставами и более толстыми мышцами, чтобы он смог совершать сложные и мощные движения. Статья об исследовании опубликована в журнале Matter.