В новом исследовании инженеры переделали мертвых пауков в механические захваты, которые могут сливаться с окружающей средой, поднимая предметы, которые тяжелее их. Они называют этих пауков-зомби «некроботами».
«Случилось так, что паук, после того как он умер, является идеальной архитектурой для небольших захватов естественного происхождения», — говорит Дэниел Престон из Инженерной школы Райс Джорджа Р. Брауна в университетском выпуске.
Престон и его коллеги используют нетрадиционные материалы для своих мягких роботизированных систем, в отличие от твердых пластиков, металлов и электроники.
«Мы используем всевозможные интересные новые материалы, такие как гидрогели и эластомеры, которые могут приводиться в действие такими вещами, как химические реакции, пневматика и свет», — объясняет Престон. «У нас даже есть недавняя работа над текстилем и носимыми предметами».
«Эта область мягкой робототехники доставляет массу удовольствия, потому что мы можем использовать ранее неиспользованные типы приводов и материалов. Это то, что раньше не использовалось, но имеет большой потенциал», — продолжает исследователь.
Инженеры использовали пауков-волков для своих некроботических исследований . Они могли поднимать более 130% веса своего тела, а захваты манипулировали печатной платой, перемещали объекты и поднимали другого паука. Пауки используют гидравлику, чтобы двигать конечностями, а камера возле их головы сжимается, чтобы подавать кровь к конечностям, заставляя их вытягиваться. Ноги сокращаются, когда давление падает.
Исследователи говорят, что более мелкие пауки могут нести более тяжелые грузы по сравнению с их размерами. С другой стороны, более крупные пауки несут меньшую нагрузку по сравнению с собственным весом тела. Ведущий автор Фэй Яп говорит, что их исследование началось в 2019 году.
«Мы перемещали вещи в лаборатории и заметили свернувшегося калачиком паука на краю коридора», — отмечает Яп. «Нам было очень любопытно, почему пауки сворачиваются после смерти».
Пауки сворачиваются после смерти, потому что у них нет антагонистических пар мышц, таких как бицепсы и трицепсы у людей.
«У них есть только мышцы-сгибатели, которые позволяют их ногам сгибаться внутрь, и они вытягивают их наружу за счет гидравлического давления. Когда они умирают, они теряют способность активно оказывать давление на свое тело . Вот почему они сворачиваются», — объясняет Яп. «В то время мы думали: «О, это очень интересно». Мы хотели найти способ использовать этот механизм».
Исследователи говорят, что внутренние клапаны в гидравлической камере пауков, или просоме, позволяют им управлять каждой ногой по отдельности. Это будет предметом будущих исследований.
«Мертвый паук не управляет этими клапанами, — говорит Престон. «Они все открыты. В этом исследовании это сработало в нашу пользу, потому что позволило нам контролировать все ноги одновременно».
Для исследования инженеры проникли в головную камеру пауков иглой и прикрепили ее суперклеем. Исследователи подсоединили другой конец иглы к одному из испытательных стендов в лаборатории или к ручному шприцу, который подавал небольшое количество воздуха для немедленной активации ног. Один мертвый паук совершил 1000 циклов открывания-закрывания, чтобы увидеть, насколько хорошо держатся его конечности.
«Он начинает изнашиваться, когда мы приближаемся к 1000 циклам», — говорит Престон. «Мы думаем, что это связано с проблемами обезвоживания суставов. Мы думаем, что сможем преодолеть это, применяя полимерные покрытия».
Престон считает, что их исследования в области некроботов в будущем превратятся в полезную технологию .
«Есть много задач, которые мы могли бы рассмотреть, повторяющиеся задачи, такие как сортировка или перемещение объектов в таких небольших масштабах, и, возможно, даже такие вещи, как сборка микроэлектроники», — объясняет Престон.
Несмотря на то, что некоторые могут с осторожностью относиться к такого рода экспериментам, исследователи говорят, что превращение мертвых пауков в роботов не считается реанимацией.
«Несмотря на то, что он выглядит так, как будто он вернулся к жизни, мы уверены, что он неодушевленный, и в данном случае мы используем его строго как материал, полученный из когда-то жившего паука», — говорит Престон. «Это дает нам что-то действительно полезное».
Исследование опубликовано в журнале Advanced Science.