Максимум ловкости, минимум энергии: создана новая роботизированная система для морских биологов и медиков

Инженеры из Гарвардского института Висса известны своими разработками в области мягкой робототехники. Среди их изобретений – мягкие роботы для деликатных работ, роботы-тягачи с мягкими мышцами, а также мягкие экзоскелеты для ног.

Теперь же учёные представили мягкую роботизированную руку, которая поможет морским биологам изучать подводный мир.

Специалисты отмечают, что стремились сконструировать устройство, которое было бы максимально похожим на человеческую руку, способную выполнять множество сложных и скоординированных движений. Мы не задумываясь можем резко щёлкнуть пальцами и нежно погладить щенка. Роборуки же лишены подобных навыков: современные аппараты могут быть довольно ловкими, однако не имеют нужной "утончённости", чтобы взаимодействовать с хрупкими материалами, отмечают исследователи.

Между тем работа с подводными обитателями требует определённой нежности, ведь повредить тело, скажем, осьминога или медузы, используя жёсткие роботизированные устройства, очень легко. Но биологам для работы порой необходимо взаимодействовать с такими существами.

Новая система, созданная инженерами, представляет собой роботизированную руку, снабжённую множеством беспроводных мягких датчиков. Последние позволяют устройству изгибаться, вращаться и осуществлять хватательные движения.

Роборука состоит из взаимозаменяемых модулей, которые можно без особых проблем добавить или удалить. Также конструкторы разработали различные типы мягких захватов для взаимодействия с существами различной формы, размеров и хрупкости.

Контролирует движения мягкой роборуки оператор: для этого ему нужно надеть специальную перчатку, которая передаёт команды устройству. Так, при вращении или сгибе человеческого запястья соответственно двигается и аппарат. А если человек согнёт указательный палец, это будет командой для захвата нужного объекта.

"Эта новая мягкая роботизированная рука заменяет жёсткие [аналоги], которые являются стандартными для большинства подводных аппаратов. Она позволяет нашим мягким роботизированным захватам взаимодействовать с морской жизнью с лёгкостью и в различных условиях, что подарит нам возможность исследовать части океана, которые в настоящее время недостаточно изучены", — рассказывает ведущий автор работы Бреннан Филлипс (Brennan Phillips).

Создатели отмечают, что система оснащена гидравлическим двигателем, который подходит для использования в экстремальных и удалённых местах.

Другое важное преимущество новинки заключается в том, что вся система требует менее половины мощности самого маленького коммерчески доступного электронного манипулятора глубоководного типа. Это делает её идеальной для использования на пилотируемых субмаринах, которые имеют ограниченную ёмкость аккумулятора.

По мнению Филлипса, новая система позволит создавать исследовательские лаборатории прямо на подводных лодках и проводить в них работы, которые сегодня требуют транспортировки собранных образцов на сушу.

Испытания технологии команда из трёх человек провела в водах неподалёку от архипелага Фернанду-ди-Норонья у северо-восточного побережья Бразилии. Местная подводная экосистема ранее не исследовалась.

Роборука сумела поймать стеклянную губку, голотурию (или морской огурец), коралл вида Acropora florida и биолюминисцентного оболочника. Все эти существа требуют бережного обращения, отмечают учёные.

В дальнейшем инженеры намерены усовершенствовать свою систему и добавить специальные элементы для неинвазивного отбора проб ДНК и РНК пойманных животных.

Новую роборуку можно будет использовать и в медицине: полностью мягкая система может стать ценным дополнением для различных устройств и помощником хирургов, считает основатель Института Висса профессор биоинженерии Дональд Ингбер (Donald Ingber).

Более подробное описание разработки содержится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.

Добавим, что ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о других мягких роботах, которые помогают морским биологам. Среди них – устройство из гидрогеля, способное поймать и отпустить рыбку, липкий робот-шпион, который приклеивается к подводным жителям, а также робот с "щупальцами".