Морской конек как прототип гибкого робота-манипулятора

Морской конек как прототип гибкого робота-манипулятора

Оказывается, морской конек отличается не только необыкновенным поведением и внешним видом. Внимание исследователей из университета Калифорнии в Сан-Диего привлекли экстремальные особенности хвоста конька. Как выяснилось, его возможно сжать до размеров в два раза меньших простых, но хвосту это не нанесет никакого ущерба.

Необыкновенную гибкость хвоста морского конька ученые растолковывают его структурой. Исследователи сохраняют надежду воссоздать ее и применять для разработки эластичного манипулятора с полимерными мышцами, что возможно пользуется спросом в разных роботизированных приложениях.

«Изучение природных материалов может привести к созданию новых и конструкций и уникальных материалов, вдохновленных природой, каковые прочнее, легче и более эластичные», — вычисляет доктор наук материаловедения Калифорнийского университета Джоана МакКиттрик (Joanna McKittrick).

МакКиттрик и Марк Мейерс (Marc Meyers) занимаются изучением природной брони животных, а также броненосца, различных рыб и аллигатора. В этом случае они целенаправленно искали животное, владеющее достаточной гибкостью, дабы стать прототипом дизайна робота-манипулятора.

«Хвост морского конька крайне важный орган. С его помощью животное держится за морские водоросли и кораллы, где скрывается от хищников», — говорит аспирант Майкл Портер (Michael Porter). «Но никто не рассматривал хвост конька как защиту».

Хищники захватывают добычу и дробят ее, сжимая челюсти. Ученые изучили, как реагирует на сжатие хвост морского конька. Оказалось, что он бывает сжат на 50% и более без заметного ущерба. Это происходит ввиду неповторимой природной конструкции, складывающейся из подвижных костяных пластин, связанных мышцами и соединительной тканью. Между мышцами и пластинами имеется зазоры, каковые и гасят нагрузку при сжатии.

Кроме того при сжатии на целых 60% позвоночник морского конька надежно защищен от повреждений.

Применяя особую технику, ученые изучили химический состав и структуру костных пластин хвоста. Они поняли, что в них довольно низкий процент минералов, всего 40%, в то время как, к примеру, в костях коровы 65% минеральных веществ. Пластины кроме этого содержат в себе 27% органических соединений, в основном белков, и 33% воды.

Их твердость разна, в зависимости от назначения.

Хвост конька содержит 36 сегментов родных по форме к квадрату. Любой сегмент складывается из четырех Г-образных пластин, неспешно уменьшающихся к концу хвоста. Костные пластины вольно скользят относительно друг друга, и смогут поворачиваться в трех степенях свободы.

Стыки между позвонками и пластинами эластичные и владеют шестью степенями свободы.

Следующий ход в работе ученых – «распечатка» неестественных пластин с применением способов 3D-печати и повторение природной конструкции. Конечная цель проекта – создание рабочего органа робота-манипулятора, что возможно использован для медицинских устройств, ряда и подводной разведки вторых приложений.

По данным USCD

Правдивые факты о морском коньке


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: