Учёные превращают мёртвых пауков в «некроботов»

Когда выпускница факультета машиностроения Фэй Яп увидела мертвого паука, свернувшегося в коридоре, она задумалась о том, можно ли его использовать в качестве компонента робототехники. 

Превращение мертвых пауков в механические захваты может показаться некоторым кошмарным сценарием, но это может иметь ощутимые преимущества. Лапы паука могут крепко и мягко захватывать большие, хрупкие предметы неправильной формы, не ломая их.

Итак, в сотрудничестве с инженером-механиком Дэниелом Престоном Яп и ее коллеги из Университета Райса обнаружили способ заставить ноги мертвого паука-волка разворачиваться и цепляться за предметы.

Они назвали этот новый тип робототехники «некроботикой».

Как ни странно, у паучьих ног нет мышц для разгибания, а вместо этого они двигают ногами за счет гидравлического давления — у них есть так называемая головогрудь , которая сокращается, направляя внутреннюю жидкость тела в ноги, заставляя их вытягиваться.

Итак, команда вставила иглу в головную камеру паука и создала уплотнение вокруг кончика иглы с помощью капли суперклея. Выдавливания крошечного глотка воздуха через шприц было достаточно, чтобы активировать ноги паука, достигая полного диапазона движения менее чем за одну секунду.

«Мы взяли паука, поместили в него иглу, не зная, что произойдет», — говорит Яп в видео на сайте Университета Райса.

«У нас была оценка того, где мы хотели разместить иглу. И когда мы это сделали, она сработала с первого раза, сразу же. Я даже не знаю, как описать этот момент».

Команде удалось заставить мертвого паука схватиться за маленький мячик, и они использовали этот эксперимент для определения пиковой силы захвата в 0,35 миллиньютона.

Затем они продемонстрировали использование мертвого паука для захвата хрупких предметов и электроники, в том числе с помощью этого некротического захвата сняли перемычку, прикрепленную к электрической макетной плате, а затем переместили блок пенополиуретана.

Они также показали, что паук может выдержать вес другого паука примерно такого же размера.

Поскольку пауки удлиняют ноги, оказывая гидравлическое давление на головогрудь , когда они умирают, гидравлическая система больше не работает. Мышцы-сгибатели ног паука впадают в трупное окоченение , но, поскольку мышцы работают только в одном направлении, паук сворачивается.

В то время как большинство компонентов искусственной робототехники довольно сложны в производстве, пауки уже сложны и (к несчастью для арахнофобов) находятся в изобилии.

«Концепция некроботов, предложенная в этой работе, использует уникальные конструкции, созданные природой, которые сложно или даже невозможно воспроизвести искусственно», — говорят исследователи в своей статье .

Пауки также являются биоразлагаемыми, поэтому их использование в качестве частей роботов сократит количество отходов в робототехнике.

«Одно из приложений, для которых мы можем видеть, что это используется, — это микроманипуляции, и это может включать такие вещи, как микроэлектронные устройства», — говорит Престон в видео.

Одним из недостатков захвата мертвого паука является то, что он начинает испытывать некоторый износ через два дня или после 1000 циклов открытия и закрытия.

«Мы думаем, что это связано с обезвоживанием суставов. Мы думаем, что сможем решить эту проблему, нанеся полимерные покрытия», — объясняет  Престон.

Исследователи экспериментировали с покрытием пауков-волков пчелиным воском и обнаружили, что их масса уменьшилась в 17 раз меньше, чем у непокрытых пауков за 10 дней, что означает, что они сохраняют больше воды, а их гидравлическая система может работать дольше.

Это исследование было опубликовано в Advanced Science.

Для того, чтобы быть в курсе новостей в сфере науки, подписывайтесь на наш Telegram-канал.