Choć wielu robotyków czerpie dziś inspirację z natury, to nawet biomimetyczne roboty są zazwyczaj wykonywane z materiałów niebiologicznych, takich jak metal, tworzywa sztuczne czy kompozyty – zwracają uwagę badacze z Politechniki Federalnej w Lozannie. Zespół ten zadziałał wbrew temu trendowi - do stworzenia robota wykorzystał dużą część egzoszkieletu jadalnej langusty.

„Egzoszkielety łączą zmineralizowane pancerze z błonami stawowymi, zapewniając równowagę między sztywnością i elastycznością, która pozwala poszczególnym segmentom poruszać się niezależnie. Te cechy umożliwiają skorupiakom szybkie, gwałtowne ruchy w wodzie, ale mogą być również bardzo przydatne w robotyce. Ponadto, dzięki ponownemu wykorzystaniu odpadów spożywczych, proponujemy zrównoważony, cykliczny proces projektowania, w którym materiały można poddawać recyklingowi i przystosowywać do nowych zadań” – mówi prof. Josie Hughes, autorka wynalazku opisanego w piśmie „Advanced Science”.

Wspomniane egzoszkielety są bardzo trwałe. Badacze wzbogacili je dodatkowo w syntetyczne elastomery, aby kontrolować każdy segment, a całość pokryli silikonem, aby zwiększyć wytrzymałość. Następnie zamontowali ten konstrukt na podstawie z napędem.

Szwajcarski zespół zademonstrował trzy zastosowania urządzenia, wzmacniając i uzupełniając egzoszkielety odwłoków langust syntetycznymi elementami – zbudowali manipulator zdolny podnosić obiekty o wadze do 500 g, chwytaki, które mogą się wyginać i chwytać różne przedmioty, oraz robota pływającego.

Układ można także rozebrać, a jego komponenty wykorzystać w innym celu.

„Z naszej wiedzy wynika, że jako pierwsi pokazaliśmy koncepcję integracji odpadów spożywczych z systemem robotycznym, który łączy zrównoważone projektowanie z ponownym użyciem i recyklingiem” - mówi Sareum Kim, pierwsza autorka publikacji.

Dzięki takim udoskonaleniom zespół dostrzega potencjał przyszłych systemów integrujących elementy konstrukcyjne pochodzenia biologicznego - na przykład w implantach biomedycznych lub platformach do monitorowania biosystemów.

Jednym z ograniczeń tego podejścia jest naturalna zmienność struktur biologicznych - na przykład unikalny kształt każdego ogona langusty sprawia, że dwupalczasty chwytak zgina się nieco inaczej po każdej stronie. Badacze podkreślają, że to wyzwanie będzie wymagało opracowania bardziej zaawansowanych mechanizmów syntetycznego wspomagania, takich jak dostrajane kontrolery.

Zespół widzi zastosowanie podobnych układów na przykład w implantach biomedycznych lub platformach do monitorowania biosystemów.

„Choć natura niekoniecznie dostarcza formy optymalnej, wciąż przewyższa wiele systemów sztucznych i oferuje cenne wskazówki do projektowania funkcjonalnych maszyn opartych na eleganckich zasadach” - podsumowuje prof. Hughes.

Marek Matacz (PAP)

mat/ zan/