Seahorse chvosty môžu mať kľúč k flexibilným robotickým chápadlám

Anonim

Seahorse chvosty môžu mať kľúč k flexibilným robotickým chápadlám

3D tlač

James Holloway

6. mája 2013

3 obrázky

Seahorse chvosty sú prehensile ako opice (Foto: šelak)

Význam slova biomimikry sa devalvuje a nafúkne, až do tej miery, že akákoľvek technológia alebo dizajn s najjemnejšou podobnosťou s niečím v prírodnom svete inklinuje k tomu, aby sa slovo naňho nemilosrdne aplikovalo. PR ľudia v oblasti automobilového priemyslu a architektúry teraz zvlášť obľubujú slovo. Takže je to osviežujúci, aby mohol podať správu o nejakom výskume, ktorý podrobne preskúmal prirodzený fenomén, brnenie koní a myslel na to, ako by sa mohol uplatniť v oblasti robotiky. Vedci si myslia, že podobná štruktúra posuvných platní môže byť použitá na zlepšenie robotových zbraní používaných na prieskum pod vodou a odstraňovanie bômb.

Aj keď je morský múr nie je jediným pancierovým stvorením na Zemi, je to pravdepodobne najviac flexibilné. Jeho opice-ako prehensile chvost umožňuje jej háčik na koraly a morské riasy. Ale výskumníci sa pýtali, či brnenie poskytuje ochranu pred rozdrvením, čo je obľúbený spôsob útoku, ktorý používajú jeho prirodzené dravce, medzi ktoré patria kraby a korytnačky. Kompresiami úsekov morských končatín vedci zistili, že tieto môžu byť skomprimované na niečo viac ako polovicu pôvodnej šírky bez toho, aby došlo k trvalému poškodeniu. Chvost potreboval byť stlačený o viac ako 60 percent predtým, než bola chrbtica trvale poškodená, pričom spojovacie tkanivá a chvostové svaly absorbovali väčšinu kompresie. (Použité morské koníky už boli mŕtve.)

Chvost konského mora obsahuje 36 segmentov, ktoré sa menšie a menšie smerom ku koncu chvosta. Každý segment je štvorcový tvar pozostávajúci zo štyroch dosiek v tvare písmena L, ktoré sa môžu navzájom otáčať a kĺzať. Sú pripojené k chrbtici pomocou spojivového tkaniva. Je to táto štruktúra, ktorá zodpovedá veľkej flexibilite chvosta.

Štruktúra konca morských koní (Image: Joanna McKittrick výskumná skupina / Jacobsova škola inžinierstva na UC San Diego)

Výskumníci používajú 3D tlač na replikáciu štruktúry platní, ktoré by boli pripojené k polymérom na simuláciu svalov. Zámerom je vybudovať robotické rameno, ktoré syntetizuje tvrdé a mäkké materiály (na rozdiel od mnohých iných robotických projektov, ktoré podľa výskumníkov majú tendenciu uprednostňovať jeden alebo druhý). Vytvorením ramena podobnej chvostu konského mora, výskumníci si myslia, že rameno bude schopné uchopiť objekty rôznej veľkosti, skôr ako robotické chápadlo. Ako možno použiť takú ruku? Zdravotnícke prístroje, skúmanie oceánov a likvidácia bômb sú všetky potenciálne využitia, hovoria výskumníci.

Armor nie je jediná zaujímavá vec, pokiaľ ide o morské koníky, rodu rýb ( Hippocampus ), ktorý obsahuje 54 známych druhov. Sú to niečo zo shopu zvedavosti. "Morské koníky sú jedinečné v tom, že majú hlavu ako kôň, dlhý tubulárny čap ako mraveneček, chvostový chvost ako opičia, vrece na kŕmenie ako klokan, maskovacia koža ako plameň a oči, ktoré sa pohybujú nezávisle ako chameleón ", povedal Michael Porter z Jacobsovej inžinierskej školy v UC San Diego, kde sa uskutočnil výskum. "Preskúmali sme chvostový chvost, pretože jej schopnosť uchopiť a uchopiť a chrániť prirodzenú zbroj." Pre svoj výskum sa tím pozrel na bežnú morskú vodu, Hippocampus kuda .

Tímový výskum sa objavil v časopise Acta Biomaterialia . V nižšie uvedenom videu môžete vidieť video s prototypom simulovaných posuvných dosiek.

Zdroj: Jacobsova škola inžinierstva, UC San Diego

Seahorse chvosty sú prehensile ako opice (Foto: šelak)

Štruktúra konca morských koní (Image: Joanna McKittrick výskumná skupina / Jacobsova škola inžinierstva na UC San Diego)

Štruktúra konca morských koní (Image: Joanna McKittrick výskumná skupina / Jacobsova škola inžinierstva na UC San Diego)