Сплав мускулов и стали
Источник: Caroline Cvetkovic et al. / University of Illinois

Источник: Caroline Cvetkovic et al. / University of Illinois

Биоинженеры создали микроробота с двигателем на базе живых мускулов

Американские биоинженеры впервые создали биобота — робота из искусственной мускульной ткани длиной почти в сантиметр, который передвигается как улитка. Данное изобретение, как считают авторы статьи в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, открывает дорогу к созданию целого класса биомашин, обладающих высокой гибкостью и подвижностью.

С момента появления первых роботов в середине прошлого столетия, главной мечтой инженеров всегда было создание машины, которая могла бы исполнять все те физические или умственные задачи, которые может делать человек. По этой причине ученые десятилетиями изучают то, как работает наш мозг, руки и ноги в попытке создать их механический и электронный аналог. Решение этой задачи оказалось заметно сложнее, чем это виделось на заре кибернетики — робототехникам пока не удается создать полноценный искусственный интеллект, и конечности, которые не уступали бы в гибкости, точности и подвижности рукам и ногам человека.

Сегодня всю большую популярность приобретает идея создания принципиально иных роботов, совершенно не похожих на классических андроидов из романов Азимова или «Звездных войн». Образцом для них служит не человек, а различные животные, в том числе и самые примитивные беспозвоночные существа. Яркие примеры этого — летающий робот-«медуза», ползающий робот-спасатель, прообразом которого послужила морская звезда, а также робо-рыба, созданная в стенах Массачусетского технологического института.

Всех их объединяет то, что они являются так называемыми мягкими роботами — в них нет суставов или сочленений, они полностью состоят из гибких материалов. Такие машины обладают невероятно высокой гибкостью и неограниченным числом степеней свободы по сравнению с классическими роботами, а также заметно проще в изготовлении. Несмотря на столь большие плюсы, их развитию мешает один фатальный недостаток — инженерам пока не удалось создать аналога мускулов животных, из-за чего мягкие роботы буквальным образом прикованы к шлангам гидравлических или пневматических систем, без которых они не могут двигаться.

Рашид Башир из университета штата Иллинойс в Урбане (США) и его коллеги нашли неожиданное решение для этой проблемы — они не стали создавать механический аналог мускулов, а приспособили живые мышцы для работы внутри робота и научились управлять их сокращениями.

Как отмечают сами изобретатели, обычные мускулы, извлеченные из тела человека или животных, нельзя использовать для работы внутри мягкого робота, так как они не будут обладать нужной формой, силой и другими свойствами. Из-за этого биоинженерам пришлось создать целую технологию выращивания искусственных мышц произвольной формы из одиночных мускульных клеток.

Что интересно, мускулы выращиваются прямо на поверхности деталей будущего робота. Сначала ученые покрывают «неживые» части будущего робота особой микросеткой, изготовленной из волокон коллагена и фибрина, основных белков соединительной ткани у всех видов животных. Затем специальный 3D-принтер засеивает эту сетку миобластами — стволовыми клетками, готовыми превратиться в мускульную ткань — и обрабатывает пакетом гормонов, которые стимулируют их рост. Через несколько недель на месте белкового шаблона возникает настоящий мускул, сила которого будет зависеть от плотности ячеек, толщины коллагеновых «линий» между ними и других свойств сетки.

Используя эту технологию, группа Башира создала первый прототип биобота — микро-«улитку» длиной в шесть миллиметров и высотой в миллиметр, движением которой можно управлять при помощи электродов или электрического поля. Как и другие мягкие роботы, «улитка» оказалась чрезвычайно гибкой и управляемой, легко меняя направление движения по команде ученых. Скорость ее движения была достаточно низкой — всего 56 сантиметров в час, что в 90 раз медленнее бурой садовой улитки, «усейна болта» мира сухопутных брюхоногих моллюсков.

Тем не менее создатели биобота не отчаиваются и подчеркивают, что это лишь первый пробный шар в развитии новой технологии. Даже в этом состоянии она обладает ключевым преимуществом по сравнению с другими мягкими роботами — робот-улитка Башира и его коллег полностью автономна и не требует подключения к громоздкой и ненадежной гидравлике или пневматике. По словам инженеров, подобные автономные микро-роботы могут применяться для создания умных медицинских имплантов, систем ввода лекарств или для любых других целей.

В ближайшем будущем авторы статьи планируют создать новую версию синтетических мускулов, в которых будут присутствовать сосуды и двигательные нейроны. Это позволит заметно увеличить размеры биоботов, найти им более серьезное применение и в перспективе создать полноценную замену для поврежденных конечностей.

Дымовой занавес Далее в рубрике Дымовой занавесАмериканские военные собираются защищать корабли с помощью клубов дыма Читайте в рубрике «Наука и технологии» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»Сооснователь IT-гиганта представил в Технопарке МФТИ настоящий гоночный болид «Формулы-1» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»

Комментарии

01 июля 2014, 10:15
Я только лишь одного не пойму - чем американским ученым не нравится "оригинал", то бишь животные и человек? Тем что животные просят есть и устают, а человеку помимо этого еще и деньги надо платить? Так ведь эти вот биороботы тоже не смогут работать непрерывно, а затраты на требуемую им энергию скорее всего будут даже превосходить затраты по оплате привычного "стандарта труда", или как это лучше назвать, не знаю, ну, в общем, вы меня поняли. )
Да и к чему все это, если у нас вроде как дефицита в трудовых ресурсах нет и не предвидится...?
01 июля 2014, 11:41
вся цель прогресса состоит в том, чтобы лишить человека возможности физически трудится, дабы всю работы где надо прикладывать силу. выполняли роботы, так придумали за нас писатели фантасты, нам остается только смириться и ждать когда роботы придут к власти
01 июля 2014, 14:22
Это только одна из целей. А другая - научиться как можно изощренней убивать себе подобных. Придумай, как с помощью этой механической улитки убить кучу народа - и она обретет небывалую популярность.
01 июля 2014, 17:28
есть еще более веселая задумка, которая в комплексе с улиткой наведет шороху, это робот-шахид, никогда не знаешь где он повстречается
01 июля 2014, 17:39
И стоимость.
война все спишет
02 июля 2014, 13:41
Все так, однако с другой стороны подобные роботы способны действовать там где обычный человек не может без существенного риска для жизни и здоровья - к примеру, в условиях сильной радиации, или же на больших подводных глубинах и т.д. и т.п.
Во всяком случае, это официальные предпосылки данных исследований и разработок. Однако подозреваю что финансируются они военными...!
01 июля 2014, 10:46
Совсем недавно я узнал,что моя жена не смотрела терминатора,ни одну часть. До прочтения этой статьи я думал устроить ей сеанс просмотра этого фильма,а сейчас решил пусть просто подождет несколько лет и они настоящие появятся.
02 июля 2014, 10:39
Сначала это будут роботы-парковщики и роботы-полицейские, потом роботы-солдаты и роботы-дворники, потом и до домохозяйки дойдем. Ну а дальше все по Айзеку Азимову, три правила робототехники
02 июля 2014, 13:43
Это фегня, Забар, страшно другое - возможно у ваших внуков супруг будет 100%-ным киборгом...! ))
Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
Расширяйте круг интересов!
Мы пишем об истории, обороне, науке и многом другом. Подписывайтесь на «Русскую планету» в соцсетях
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»