Tote Spinne als Roboterarm wiedergeboren: Der lang erwartete pneumatische Miniaturgreifer ist da

Die Natur hat der Roboterforschung und -entwicklung viel Inspiration gebracht, und bionische Roboter tauchen immer wieder auf. Aber haben Sie jemals einen Roboter gesehen, der aus echten Tierkörpern besteht?

Wie unten gezeigt, wird eine tote Spinne als mechanischer Greifer verwendet, um Objekte aufzunehmen, die schwerer sind als sie selbst: #🎜 🎜#

Dies ist eine Studie der Rice University in den Vereinigten Staaten, und der Artikel wurde in Advanced Science veröffentlicht: # 🎜🎜## 🎜🎜#

Papieradresse:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202201174

# 🎜🎜## 🎜🎜#Wir wissen, dass Spinnen sehr starke Tragfähigkeiten haben und Gegenstände tragen können, die größer sind als ihr eigenes Gewicht. Für Menschen ist es jedoch äußerst schwierig, einen Roboter mit ähnlichen Funktionen zu entwickeln. Die Rice-Studie nutzt die Spinnen selbst direkt aus.

Lebende Spinnen kontrollieren ihre Gliedmaßen, indem sie den Blutdruck anpassen. Wenn der Blutdruck im Körper sinkt, gleicht sich der Blutdruck aus Durch die Kraft der Beugemuskeln rollen sich die Gliedmaßen zusammen.

Forscher glauben, dass dieses Prinzip genutzt werden kann, um die Gliedmaßen einer toten Spinne anzutreiben. Sie führten eine Injektionsnadel in den Körper der Spinne ein und injizierten etwas Luft hinein. Alle Beine der Spinne dehnten sich aus und streckten sich, wodurch sie die Streckung der Gliedmaßen der toten Spinne kontrollierten:

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Mal sehen, was dieser „Spinnengreifer“ kann, schnapp dir eine andere Spinne:

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Steuerplatine:

In diesem Artikel verwendeten die Forscher in ihrer Arbeit die komplette Körper unbelebter Lebewesen (tote Spinnen, Wolfsspinnen) als biologische Aktoren (Abbildung 1) Die Forscher sagten, dies sei der erste Schritt in Richtung Nekrobotikforschung. Die Strategie der Studie unterscheidet sich von biomimetischen Ansätzen, bei denen Forscher auf der physischen Form der Spinne nach Designideen suchen, die dann in komplexe technische Systeme umgesetzt werden. Diese Forschung unterscheidet sich von biohybriden Systemen auch dadurch, dass sie keine lebenden oder aktiven biologischen Materialien als Basis benötigt und daher keine aufwendige Wartung erfordert.

Die Forschung verwendete Spinnenkörper, um pneumatisch angetriebene Greifer zu schaffen, die in nur einem einfachen Montageschritt voll funktionsfähig waren, wodurch die Notwendigkeit, umständliche Schritte mit Flüssigkeitsantrieb zu erstellen, umgangen wurde.

Zum Beispiel erfordern PneuNet-Greifer typischerweise 3D-gedruckte Formen, mehrere verschiedene Komponenten, die gegossen und zusammengebaut werden müssen, und Elastomere, deren Aushärtung Stunden oder Tage dauert, vgl. Schwerfällig. Der in dieser Studie anhand von Spinnenleichen realisierte pneumatische Greifer kann Objekte um das 1,3-fache seines Eigengewichts heben, eine Spitzenklemmkraft von 0,35 mN erzeugen und etwa 700 Betätigungszyklen standhalten.

Das Verfahren der Forscher zur Herstellung von Spinnengreifern ist ungefähr wie folgt: Führen Sie eine Nadel in den vorderen Körperbereich von ein ​​der Spinnenleiche und befestigen Sie die Nadel mit Klebstoff am Körper der Spinne, um eine Versiegelung zu schaffen (Abbildung 1b). Vom Einführen der Nadel bis zum Aushärten des Klebers, um einen voll funktionsfähigen Greifer zu schaffen, ist alles in etwa zehn Minuten erledigt.

Die Spinne streckt jedes Bein aus, indem sie die Muskeln im Vorderkörper aktiv anspannt, um ihren inneren hydraulischen Druck zu erhöhen. Beim Spinnengreifer ersetzt eine externe pneumatische Druckquelle die der Spinne innewohnende Regulierung und betätigt die Gliedmaßen, wenn der Druck in der Spinne über den Atmosphärendruck ansteigt (Abb. 1c). Durch Druckbeaufschlagung bzw. Druckentlastung öffnen und schließen sich alle Beine der Spinne gleichzeitig und fungieren so effektiv als Greifer.

Die folgende Abbildung zeigt die Kraft- und Wegdarstellung des Spinnengreifers:

Faye Yap, eine der Autoren des Papiers, sagte, dass die Inspiration für diese Studie aus Beobachtungen im Leben kam: „Eines Tages, als wir … Dinge im Labor bewegen Wir bemerkten eine zusammengerollte Spinne am Rande des Korridors und waren neugierig, warum sich die Spinne nach dem Tod zusammenrollte. Sie suchten nach Enzyklopädiewissen und fanden die Antwort: Spinnen haben keine antagonistischen Muskelpaare (. (wie Menschen auch bei Bizeps und Trizeps) verfügen sie nur über Beugemuskeln, die es ihren Beinen ermöglichen, sich durch hydraulischen Druck zu beugen und nach außen zu strecken. Nach ihrem Tod verlieren sie die Fähigkeit, ihren Körper aktiv unter Druck zu setzen, sodass sie sich zusammenrollen.

Yap und andere Forscher fanden das interessant und versuchten daher, einen Weg zu finden, diesen Mechanismus auszunutzen.

Es ist erwähnenswert, dass kleinere Spinnen der Belastung möglicherweise besser standhalten als größere Spinnen. Beispielsweise kann eine kleine 10-mg-Springspinne eine Griffkraft von mehr als 200 % ihres Körpergewichts ausüben, während eine riesige 200-g-Spinne möglicherweise nur eine Griffkraft von 10 % ihres Körpergewichts hat. Allerdings blieben die Spinnen während der Studie nicht unverletzt. „Derzeit gibt es keine klaren Richtlinien für die ethische Beschaffung und humane Euthanasie von Spinnen“, sagten die Forscher. Die in der Studie verwendeten Vogelspinnenkadaver wurden fünf bis sieben Tage lang bei Gefriertemperaturen (ca. -4 °C) aufbewahrt .

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonTote Spinne als Roboterarm wiedergeboren: Der lang erwartete pneumatische Miniaturgreifer ist da. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!