Пневматические системы позволяют лапкам мумифицированных пауков совершать движения, захватывать и удерживать предметы, превышающие их собственный вес, что открывает новые перспективы в робототехнике, известной как «некроботика».
Сотрудники Университета Райса в США выяснили, что тела пауков продолжают реагировать на изменения внутреннего давления даже после смерти. Это свойство позволяет применять их в качестве управляемых захватов для работы с мелкими предметами, а некоторая модификация сделает их еще более производительными и надежными. Подобная технология может стать основой для принципиально нового и необычного направления в «некроботике». Подробности этого исследования представлены в статье, опубликованной в журнале Advanced Science.
Группа, возглавляемая Дэниелом Престоном, занимается разработкой роботизированных систем, использующих нестандартные материалы, например, текстиль, эластомеры и гидрогели, пневматические и даже химические приводы. «Пауки тоже подпадают под эту категорию, — отметил профессор Престон. — Их также никто до сих пор не использовал, но у них есть неплохой потенциал».
Действительно, в отличие от позвоночных, которые используют мускулатуру для передвижения, паукообразные применяют гидравлическую систему. У этих животных в головогруди находится камера, заполненная жидкостью. Из нее давление по системе трубочек передается на конечности, вызывая их разгибание – либо приводя к автоматическому сжатию при снижении давления. Это позволяет паукам функционировать как достаточно простые, но действенные гидравлические системы захвата.
Для демонстрации инновационного подхода инженеры провели эксперименты, используя мертвых пауков семейства Lycosidae разных размеров. В головогрудь им вводили тонкую полую иглу и фиксировали клеем, затем к игле подсоединяли шприц. В результате при накачивании воздухом лапки паука раздвигались, а при высасывании его шприцем — сжимались. Опыты показали, что одни те же останки работают на протяжении более чем тысячи циклов, и лишь затем ткани и сочленения начинают существенно деградировать.
Эта конструкция, сочетающая пневматику и экзоскелет, созданный из тела паука, позволяет удерживать вес, превышающий собственную массу на 130 процентов. У небольших пауков этот показатель еще выше, и исследователи считают, что использование останков самых миниатюрных видов может привести к еще более значительной грузоподъемности. Также ученые объясняют снижение характеристик после 1000 циклов потерей влаги, и полагают, что применение защитного полимерного покрытия позволит увеличить этот срок. Вполне вероятно, что инженерам удастся освоить управление каждой лапкой по отдельности, подобно тому, как это делают пауки.
Разработчики настолько уверены в потенциале новой технологии, что уже дали ей уникальное наименование — «некроботика». По словам профессора Престона, существует множество задач, связанных с захватом, подъемом и перемещением объектов, то есть с повторяющимися манипуляциями в небольших масштабах. Это, например, может быть сборка микроэлектронных компонентов. Кроме того, пауки биоразлагаемы, поэтому не создадут дополнительного загрязнения, что является проблемой для более привычных материалов».