Китайские исследователи разработали пневматического мягкого робота, способного катиться подобно личинке плодовой мухи. Эта работа открывает новые возможности для медицины, поисково-спасательных операций и исследований в экстремальных условиях. Результаты опубликованы в Physical Review Letters.
Личинки дрозофилы используют редкую стратегию спасения: при угрозе они сворачиваются в С-образную форму и катятся, словно крошечное колесо. В отличие от других животных, например, перепончатых саламандр, которые при падении со склонов теряют контроль и катятся наугад, личинки дрозофилы кувыркаются осознанно и эффективно. Ученые выяснили, что этот процесс не зависит от внешних сил вроде гравитации — личинка запускает серию мышечных сокращений, позволяющих быстро уйти от опасности.
Чтобы понять механизм такого движения, исследователи модифицировали личинок, чтобы они экспрессировали маркер мышечной активности. Затем они наблюдали за ними в заполненной водой микрофлюидной камере, используя микроскопию светового листа. Чтобы вызвать реакцию катания, воду нагревали до 40°C. В ходе экспериментов ученые удаляли лазером определенные участки мышц, чтобы выяснить, какие из 11 сегментов тела личинки необходимы для непрерывного кувырка.
Результаты показали, что катание зависит от скоординированной активации осевых мышц в строго определенном диапазоне углов. Механическая модель, разработанная командой, объясняет, как последовательные сокращения мышц деформируют гидростатический скелет и взаимодействуют с внешней средой, создавая движение.
На основе этих данных инженеры создали мягкого робота из силиконовой резины с пневматическими камерами и волоконными ограничителями. Манипулируя давлением в камерах, они добились того, что робот может кувыркаться вперед, даже если одна из камер повреждена. Такая устойчивость делает его особенно ценным для работы в нестабильной и сложной среде.
Эта разработка может изменить подход к созданию роботов, которые должны безопасно взаимодействовать с живыми существами или выполнять задачи в экстремальных условиях — от медицинских процедур до поисково-спасательных операций.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что инженеры научились проектировать подвижные белки с помощью ИИ — они могут реагировать на сигналы и менять форму, как живые.