Пневматические робопальцы сделали съедобными — Naked Science
7 минут
Редакция

Пневматические робопальцы сделали съедобными

Швейцарские ученые приступили к разработке съедобного актуатора, который позволит создавать медицинских роботов для доставки препаратов в организм и диагностики. Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv.org.

dims
©Wikipedia

В последние годы интерес исследователей к «мягкой» робототехнике растет. По сравнению с твердотельными системами, такие устройства имеют ряд преимуществ: потенциально они дешевле в производстве и обслуживании, а также обладают упрощенными механизмами управления и структурой, которая может меняться без ущерба для прочности. Кроме того, мягкие роботы могут быть изготовлены из различных, в том числе биосовместимых и биоразлагаемых, материалов. Это позволяет использовать таких роботов в медицине, например для доставки препаратов к нужным органам.

 

К настоящему времени разработано несколько биоразлагаемых элементов, которые могут использоваться при создании мягких медицинских роботов. Так, уже известны прототипы съедобных электродов, транзисторов, аккумуляторов, конденсаторов и датчиков. Однако возможности для изготовления биоразлагаемых приводов изучены недостаточно. Предложенные модели актуаторов (из желатинового гидрогеля и свиной кишки) предполагают активацию путем внешнего воздействия — с помощью магнитного и электрического поля. Это затрудняет управление роботом и требует присутствия квалифицированного оператора.

 

В новой статье инженеры из Национального центра научных исследований (NCCR) в области робототехники и Федеральной политехнической школы Лозанны описали технологию создания пневматического биоразлагаемого актуатора по схеме силиконового эластомера. На первом этапе авторы смешали глицерин, желатин и воду в разных пропорциях при 80 градусах Цельсия, после чего поместили раствор в акриловую форму и высушили при 25 градусах Цельсия. Спустя 48 часов мембрану толщиной 0,5 миллиметра разрезали на фрагменты и проверили на прочность. Анализ показал, что более высокий модуль Юнга имеет материал, изготовленный из смеси в пропорциях 1:1:8 соответственно.

 

Демонстрация захвата / ©Jun Shintake et al., arXiv.org, 2017

 

Аналогичным образом ученые получили трехмерный прототип актуатора — сплошную желатиновую структуру с полуизолированными камерами на подложке и трубкообразным отверстием с одной из сторон. Ширина прототипа составила 20 миллиметров, длина — 90 миллиметров, высота — 17 миллиметров. При подаче в отверстие сжатого воздуха актуатор быстро (за 0,5 секунды) сгибался и вновь разгибался, когда подача воздуха прекращалась. Испытания материала проводились на компрессорной установке: в ходе тестов системе из двух актуаторов удалось поднять, не повредив, вареное яйцо, и относительно тяжелые предметы, например бутылек из-под жвачки весом 153,1 грамма. Максимальный угол изгиба, который оказался доступен желатиновому актуатору, составил 170,3 градуса при давлении 25 килопаскалей.

 

По словам авторов, механические свойства нового актуатора сопоставимы с силиконовыми аналогами, при этом в будущем он может использоваться для диагностики (при размещении датчиков) или лечения внутренних органов, в том числе кишечника. В ближайшее время команда намерена изучить долговечность и вязкоупругость съедобного устройства, а также повысить минимальную температуру плавления материала: сейчас она не превышает 35 градусов Цельсия. Предполагается, что добавление в раствор хитозана позволит увеличить показатель до 67 градусов Цельсия.

 

Способ изготовления мягких роботов сильно зависит от сложности их структуры. Нередко с этой целью используется 3D-печать: так, с ее помощью ученые создали первого автономного октобота и пневматическое щупальце. При производстве биороботизированных систем применяется иная технология, в частности функцию силикона в них выполняют живые клетки.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 21:19
5 минут
Мария Кривоченко

Попав в пасть лягушки, жуки обычно погибают. Хотя земноводные не могут перемолоть их зубами, как это делают млекопитающие, желудочный сок разъедает большинство насекомых. Однако водолюбы смогли выжить и выбраться наружу через кишечник без повреждений.

Вчера, 11:44
5 минут
Денис Гордеев

Соседняя планета, скорее всего, была покрыта толстым слоем льда, что в корне противоречит принятым ныне концепциям.

Вчера, 18:50
5 минут
Мария Кривоченко

Группа археологов обнаружила шкатулку с артефактами на дне озера Титикака. В ней оказались фигурки из раковины моллюска и золота, которые инки считали очень ценными. Ученые полагают, что находка — часть жертвоприношения богам воды или плодородия.

Позавчера, 09:31
4 минуты
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

2 августа
2 минуты
Илья Ведмеденко

Сегодня, в 20:00 (мск), должен состояться 150-метровый «прыжок» демонстратора технологий космического корабля Starship. Трансляцию вы сможете посмотреть на нашем сайте.

2 августа
34 минуты
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: