Newsy

Innowacyjny miękki robot posłuży do badań wymagających wkręcenia się w glebę i wykopów na innych planetach. Urządzenie jest inspirowane biologią dżdżownic

2023-04-20  |  06:15

Naukowcy z Włoskiego Instytutu Technologii w Genui opracowali miękkiego robota inspirowanego biologią dżdżownic, który jest w stanie pełzać. Jest to możliwe dzięki miękkim siłownikom, które wydłużają się lub ściskają, gdy zmienia się ciśnienie w ich wnętrzu. Prototyp posłuży do opracowania urządzeń przeznaczonych do eksploracji podziemnej, akcji poszukiwawczo-ratowniczych w przestrzeniach zamkniętych i eksploracji innych planet. Możliwe będzie zastosowanie tej technologii również w medycynie, na przykład do przeprowadzania badań i zabiegów wykonywanych endoskopowo.

– Dżdżownica posiada hydroszkielet, w którym każdy segment ma stałą objętość płynu. Na zewnątrz znajdują się zaś dwa zestawy mięśni – podłużne i okrężne. Mięśnie te są względem siebie przeciwstawne i kurczą się naprzemiennie. Na skutek skurczu mięśni okrężnych następuje wydłużenie się segmentu, a na skutek skurczu mięśni podłużnych powiększa się jego promień. Dżdżownica wykonuje takie skurcze naprzemiennie i kiedy ruch ten występuje w postaci fal przechodzących przez całe jej ciało, zwierzę porusza się do przodu. To są tzw. ruchy perystaltyczne – wyjaśnia w rozmowie z agencją Newseria Innowacje dr Riddhi Das z Włoskiego Instytutu Technologii w Genui.

Czerpiąc inspirację z tego mechanizmu, zespół naukowców opracował urządzenie, które może realizować właśnie taki rodzaj ruchu. Wewnątrz znajduje się miękki siłownik, a na zewnątrz skóra. Przestrzeń pomiędzy skórą a miękkim siłownikiem wypełniona jest natomiast płynem o stałej objętości. Przy zastosowaniu nadciśnienia segment się rozciąga, a przy podciśnieniu – ściska się. W efekcie robot porusza się w sposób wiernie odwzorowujący ruch dżdżownicy.

Roboty inspirowane tymi zwierzętami powstawały już w przeszłości. Naukowcy z Uniwersytetu Tsinghua zbudowali takie urządzenie z elastycznych modułów łączonych za pomocą magnesu, jednak jego użytkowanie wymagało stosowania okablowania. Dużo mniejsza była też jego funkcjonalność.

– Większość opracowanych do tej pory przemysłowych robotów bazujących na ruchu dżdżownic nie ma możliwości zakopywania się w ziemi. Zasadniczo też każdy moduł generuje siłę podłużną przy wzbudzaniu siłownika, ale gdy wraca do swojego pierwotnego stanu, to jest na ogół pasywny i nie generuje innych rodzajów ruchu. W naszym module, który czerpie inspirację z procesów biologicznych, ze względu na stałą objętość płynu możemy generować siłę podłużną i promieniową, posługując się nadciśnieniem i podciśnieniem. Jest to dość istotne, bo dokładnie tak dzieje się w ciele dżdżownicy i jest to nowy aspekt technologiczny naszego robota. Wykorzystując ten mechanizm, możemy generować różne wzorce ruchu do przemieszczania się w różnych środowiskach – podkreśla dr Riddhi Das.

Prototyp ma 45 cm długości i waży 605 g, składa się z pięciu połączonych szeregowo modułów, a porusza się z prędkością 1,35 mm/s. Robot był już testowany podczas pracy na powierzchni, w ośrodku ziarnistym oraz w rurach. Następnym etapem testów było zginanie modułu i ocena siły w nim działającej, aby sprawdzić, jak dużemu ściśnięciu ulega robot, poruszając się w różnych środowiskach, takich jak ziarno albo gleba. Te dane umożliwiły zmianę wzorca ruchu poprzez zginanie w przedniej części, które wywołuje ściskanie, w efekcie czego robot posuwa się do przodu.

– Chcemy mieć możliwość pozyskiwania danych zwrotnych, abyśmy mogli wypracować własny model ruchu dla robota, który będzie optymalny dla danego ośrodka. Sprawi to, że system stanie się o wiele bardziej niezależny i zdolny do samodzielnej adaptacji do otoczenia, co pozwoli robotowi poruszać się naprzód – wskazuje naukowiec. – Takie roboty i wszelkiego rodzaju systemy perystaltyczne mogą znaleźć w przyszłości zastosowanie w endoskopii albo prowadzeniu wykopów na innych planetach czy monitoringu gleby. Będą jednak szczególnie przydatne w przypadkach, gdy konieczne jest poruszanie się w ciasnych przestrzeniach o zawiłej strukturze.

Według Emergen Research światowy rynek technologii biomimetycznych był w 2019 roku wyceniany na 8,2 mld dol. Do 2027 roku jego wartość wzrośnie do ponad 17,7 mld dol.

Czytaj także

Kalendarium

Więcej ważnych informacji

Jedynka Newserii

Jedynka Newserii

Kongres Rady Podatkowej

Targi Bezpieczeństwa

Motoryzacja

UE dąży do większej samodzielności w dostępie do surowców krytycznych. Częściowo pozyska je z recyklingu baterii

Zgodnie z aktem o surowcach krytycznych władze unijne dążą do zwiększenia niezależności w zakresie ich dostaw od Chin i innych krajów  trzecich. Do 2030 roku ze źródeł zewnętrznych ma pochodzić nie więcej niż 65 proc. rocznego zużycia każdego z surowców. Z kolei 25 proc. ma pochodzić z recyklingu. – Te cele nie są nadambitne, bo recykling to relatywnie młoda część gospodarki, więc legislacja, która narzuca te poziomy odzysku i recyklingu to jedno, a realia to drugie – mówi Paweł Jarski, prezes zarządu Elemental Holding. Podkreśla jednak, że Europa ma duży potencjał w zwiększeniu odzysku i przetwarzania cennych surowców

Konsument

Konsumenci doceniają działania firm na rzecz środowiska i społeczeństwa. Dla przedsiębiorstw to szansa na rozwój

Zrównoważony rozwój staje się coraz ważniejszym elementem strategii biznesowych firm. Podmioty wdrażające długofalową strategię ESG mogą liczyć na korzyści finansowe, większe zainteresowanie inwestorów oraz poprawę klimatu i społecznej akceptacji. Spółki i przedsiębiorcy, którzy realizują inwestycje zgodnie z najwyższymi standardami środowiskowymi i społecznymi otrzymali Diamenty Zrównoważonej Gospodarki podczas konferencji Sustainable Economy Summit.

Edukacja

Poziom kompetencji cyfrowych Polaków na bardzo niskim poziomie. Spowalnia to cyfryzację gospodarki i firm

Na tle mieszkańców innych państw UE poziom kompetencji cyfrowych Polaków utrzymuje się na bardzo niskim poziomie – wynika z ostatnich danych Eurostat. Niecała połowa deklaruje posiadanie przynajmniej podstawowych umiejętności cyfrowych, a 20 proc. – więcej niż podstawowe. Staje to na drodze do cyfryzacji gospodarki i zwiększenia produktywności przedsiębiorstw.

Partner serwisu

Instytut Monitorowania Mediów

Szkolenia

Akademia Newserii

Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a  także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.