Копирование природы давно стало мейнстримом в робототехнике, но эксперимент от швейцарских инженеров предлагает новый шаг: использование реальных биологических структур вместо их синтетической имитации.
Команда CREATE Lab при EPFL разработала роботизированный манипулятор, где ключевым элементом стали два экзоскелета брюшной части лангустин — переработанный материал, полученный из пищевых отходов.
Руководитель лаборатории Джози Хьюз подчёркивает: интеграция биоматериалов с синтетическими компонентами способна не только расширить функциональность роботов, но и поддержать модель циркулярного проектирования.
«Экзоскелеты объединяют минерализованную жёсткость и суставные мембраны, обеспечивая независимое движение сегментов и баланс прочности и гибкости. Динамика с высоким крутящим моментом, наработанная эволюцией для движения в воде, также ценна для робототехники. А перепрофилирование пищевых отходов создаёт устойчивый цикл разработки», — отмечает Хьюз в материале, опубликованном в Advanced Science.
Как биоматериал стал робокомпонентом
Исследователи усилили природную структуру, внедрив эластомерный привод внутрь сегментов экзоскелета, чтобы управлять движением отдельных секций. После этого конструкция была установлена на моторизованную базу для модуляции жёсткости, включая удлинение и сгибание. Для защиты и продления жизненного цикла манипулятор дополнительно покрыли силиконовым защитным слоем.
Испытания показали:
- перемещение объектов массой до 500 г с высокой точностью позиционирования,
- работу биозахвата: параллельные экзоскелеты успешно удерживают предметы разной формы и плотности — от маркера до помидор,
- приведение в движение плавающей роботизированной платформы с двумя экзоскелетными «плавниками» со скоростью 11 см/с (0,11 м/с).
Первым автором работы выступила инженер Сареум Ким, отметившая: «Это первая демонстрация концепции пищевых отходов, функционально интегрированных в роботизированную систему с повторным использованием и переработкой компонентов».
Пределы биологии как инженерной детали
Природная вариативность остаётся инженерным вызовом — каждый экзоскелет уникален по форме, что приводит к асимметрии сгибания захватов. Команда считает, что проблему решат адаптивные синтетические модули усиления, включая настраиваемые контроллеры и алгоритмы компенсации.
Исследователи видят дальнейший потенциал разработки:
- в биомедицинской робототехнике, включая структурные биозамены для имплантов,
- и в интеллектуальных системах мониторинга биосистем, где природные каркасные элементы могут снижать зависимость от сложного синтеза материалов.
«Природа не всегда идеальна по форме, но остаётся эффективнее многих искусственных систем и даёт элегантные принципы для создания функциональных машин», — резюмирует Хьюз.
Источник: https://actu.epfl.ch/news/bio-hybrid-robots-turn-food-waste-into-functiona-2/
Больше интересного – на медиапортале https://www.cta.ru/