Это трудно было вообразить, но прообразом к более прочным и координированным роботам, а также усовершенствованным хирургическим инструментам, может стать такое морское существо, как морской конек, с его уникальным хвостом.
В то время, как у большинства животных хвосты цилиндрической формы, морской конек имеет уникальный хвост квадратной формы в поперечном сечении, который позволяет не только успешно справляться с рыбой, имеющей жесткую оболочку, но также обеспечивает сильную хватку, чтобы удерживаться на растениях или коралловых рифах и ловить при этом рыбу, которая сама плывет ему рот.
В последнем выпуске журнала Science изложены некоторые из достоинств конструкции, которые могут быть потенциально использованы в робототехнике и инженерных системах, требующих сочетания прочности и гибкости. Команда исследователей занимается этим проектом в течение нескольких лет, а первые результаты были отмечены в 2013 году.
«Мы обнаружили, что квадратная в поперечнике структура хвоста обеспечивает не только достаточно высокую ловкость и позволяет оказывать жесткое сопротивление хищникам, но также она стремится вернуться в прежнее состояние после скручивания и деформации», - говорит Росс Хаттон, помощник профессора инженерии Университета штата Орегон. «Эта особенность может очень пригодиться для робототехнических систем, которые должны быть мощными и в тоже время энергоэффективными, способными изгибаться, чтобы поворачиваться в труднодоступных местах».
Возможными будущими областями применения могут стать поисково-спасательные системы или промышленное оборудование, лапароскопическая хирургия, которая использует гибкое, но сильное автоматизированное устройство, способное передвигаться внутри органов.
Исследователи не собираются каким-либо образом мучить морских коньков, чтобы испытать их хвосты на прочность и гибкость. Вместо этого, с помощью 3D-принтера они создали прототипы хвостов как цилиндрического, так и квадратного профиля, которые были использованы для сравнительных испытаний. В результате выяснилось, что квадратные структуры, подобные пластинам в хвосте морского конька, скользят при повышении на них давления, защищая позвоночник, а затем смещаются на прежнее место.
Квадратная форма моделей, выполненных на основе хвоста морского конька, также обеспечивает большую площадь соприкосновения при захвате, обеспечивая надежную фиксацию объекта.
«Это своего рода золотая середина между конструкциями жестких и мягких роботов», - поясняет профессор Университета Клемсона Майкл Портер, возглавлявший это исследование.
Комментарии
(0) Добавить комментарий