Роботы научились прыгать и хватать предметы благодаря живым мышцам: био-гибридный прорыв ETH Zurich

Учёные из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) сделали серьёзный шаг в разработке роботов, которые приводятся в движение живой тканью. Исследователям удалось создать биоактуаторы, способные прыгать, плавать и захватывать предметы. Амплитуда их движений в одиннадцать раз больше, чем у любых прежних систем с таким же объёмом мышечной ткани.

Прежде сокращения лабораторно выращенных мышц были столь слабыми, что заметить их можно было только под микроскопом. Группа профессора Роберта Катцманна пересмотрела сам принцип проектирования. Теперь форму живой мышцы и мягкого гидрогелевого каркаса рассчитывают на компьютере одновременно. Алгоритм подбирает такие конфигурации, при которых сокращение мышцы приводит к наибольшей деформации всей конструкции. Итог: актуатор длиной около полутора сантиметров подскакивает на 5 миллиметров, то есть на треть собственной длины, а шагающая модель разгоняется до 6,2 мм/с, что является рекордом среди биогибридных устройств.

Мощность таких устройств обеспечивается прочной связью между живым и синтетическим компонентами. Мелкие бороздки на каркасе, напечатанном методом световой ксерографии, работают как якорь: они задают направление росту мышечных волокон и позволяют передавать усилие практически без потерь. Впрочем, за пределами питательного раствора такие роботы пока существовать не могут.

Главная задача на будущее — создать искусственную сосудистую систему, которая будет доставлять клеткам кислород и питательные вещества. Без неё крупные конструкции работать не смогут.

По мнению авторов, их работа открывает новую инженерную парадигму, в которой форма и сокращение самой мышцы входят в архитектуру устройства, а не служат ограничением. Если удастся справиться с биологической изменчивостью ткани и вывести технологию за пределы чашки Петри, роботы перестанут зависеть только от жёстких моторов и смогут использовать возможности настоящей мышечной архитектуры.

Источник: iXBT