Създателите на роботи често черпят вдъхновение от природата, но техните машини обикновено разчитат на синтетични материали. Екип от Лабораторията за компютърен дизайн и производство на роботи (CREATE Lab) на EPFL е поел по различен път, като е конструирал роботизиран манипулатор от изхвърлени екзоскелети на коремчета на лангустини. Целта е да се предизвика конвенционалното инженерство и да се проучат по-устойчиви модели на кръгов дизайн.

Вместо да използва метали или пластмаси, екипът работи с хранителни отпадъци. Ръководителят на CREATE Lab Джози Хюз казва, че съчетаването на естествени структури с инженерни системи отваря нови възможности за роботиката и устойчивостта.

„Екзоскелетите съчетават минерализирани черупки с ставни мембрани, осигурявайки баланс между твърдост и гъвкавост, който позволява на техните сегменти да се движат независимо“, обяснява тя.

Тези характеристики позволяват на ракообразните бързи движения във водата. Хюз добавя, че те осигуряват и полезни механични свойства за роботиката. Тя продължава: „И чрез преработката на хранителни отпадъци, ние предлагаме устойчив цикличен процес на проектиране, при който материалите могат да бъдат рециклирани и адаптирани за нови задачи.“

Трудът, публикуван в сп. Advanced Science, представя три демонстрации: манипулатор, способен да вдига до 500 грама, чифт меки роботизирани захващачи и плуващ робот, задвижван от екзоскелетни перки. За да изградят системата, изследователите вградиха еластомер във всяка секция на екзоскелета, за да контролират сгъването и разгъването. След това монтираха конструкцията върху моторизирана основа и нанесоха силиконово покритие, за да я укрепят и да удължат нейния експлоатационен живот.

При тестовете манипулаторът преместваше предмети в определени зони и боравеше с предмети с различни форми и размери. Като захващащи устройства две секции от екзоскелета хващаха деликатни предмети като домати, както и твърди предмети като химикалки. Плувната версия се движи във водата със скорост до 11 сантиметра в секунда. Повечето вътрешни компоненти могат да бъдат възстановени след употреба. Екзоскелетът се отделя от основата, което подкрепя целта за кръгов дизайн. Първият автор Сареум Ким казва, че концепцията бележи първата стъпка към истински устойчива роботика.

„Доколкото ни е известно, ние сме първите, които предлагат доказателство за концепция за интегриране на хранителни отпадъци в роботизирана система, която съчетава устойчив дизайн с повторна употреба и рециклиране“, обяснява Ким.

Работата с биологични материали води до променливост. Няма две черупки на лангустина с идентична геометрия, което означава, че поведението може да се различава леко между отделните единици.

Екипът твърди, че бъдещата работа ще изисква настройваеми системи за контрол и по-адаптивни методи за увеличаване. Въпреки ограниченията, те виждат потенциални приложения, вариращи от платформи за мониторинг до медицински импланти, изработени с биопроизводни структури. Хюз казва, че проектът подчертава ценността на природата в инженерството.

„Въпреки че природата не предоставя непременно оптималната форма, тя все пак превъзхожда много изкуствени системи и предлага ценни идеи за проектиране на функционални машини, базирани на елегантни принципи“, завършва тя.

Снимка: Unsplash

Виж още: От Zune до Xbox: Коледните пуловери на Microsoft са изплетени с щипка носталгия по отминали времена