Ученые разработали мягкого робота, вдохновленного движением медуз, который способен перемещаться в воде с рекордной скоростью и выполнять сложные биомедицинские задачи без встроенного источника питания. Система под названием Jellyfish Magnetic Soft Robot (J-MSR) управляется внешними магнитными полями, что позволило отказаться от громоздких элементов и сохранить компактность.
По словам профессора Цюаньляна Цао, живые медузы создают пространственную и временную асимметрию во время плавания, сокращаясь быстрее и охватывая большую площадь, чем при восстановлении формы. Команда не просто скопировала этот механизм, а оптимизировала шесть параметров магнитного сигнала, включая фазы подготовки, сокращения, скольжения и восстановления. После настройки робот разогнался до 14,85 длины собственного тела в секунду, обогнав предыдущие модели, чья скорость достигала около десяти длин тела. При этом устройство обладает отрицательной плавучестью и не использует вспомогательные плавучие элементы, которые обычно ухудшают гидродинамику.
Робот способен переключаться между несколькими режимами движения: двигаться под углами от 0 до 122 градусов, перекатываться, подниматься по наклонным поверхностям и проходить через узкие изогнутые участки. Во время испытаний на модели желудка свиньи сочетание вертикального всплытия и горизонтального плавания позволило успешно преодолеть складки. В центральной полости диаметром 10 мм размещается полезная нагрузка — светодиоды, беспроводные катушки, микроиглы. Микроигла обеспечила точность наведения около 4,4 миллиметра, а робот успешно работал в паре с капсульным эндоскопом, наклоняясь до 21,8 градуса для съемки под разными углами.
Низкочастотные магнитные поля управляют движением, высокочастотные — активируют встроенные функции, включая нагрев и генерацию сигналов. Профессор Цао заявил, что новая платформа открывает перспективы для малоинвазивной диагностики и лечения, включая обследование желудка и адресную доставку лекарств без кабелей и батарей. Профессор Линин Яо подчеркнул, что высоких характеристик удалось добиться без дополнительных плавучих конструкций, которые увеличивали бы сопротивление. В дальнейшем команда намерена сосредоточиться на полном трехмерном управлении, машинном обучении и автономной навигации с обратной связью.
Автор: Адам Магомедов