3D-печатный биомиметический червь-бот может использоваться для обследования труб и раскопок

Многие считают дождевых червей отвратительными, но для робототехники они представляют особый интерес. Движение всегда было и остается важным аспектом для этой сферы, и ученые все чаще обращаются к царству животных, чтобы найти вдохновение для создания алгоритмов ходьбы или ползанья.

 

Команда исследователей из Западного резервного университета Кейза наткнулась на дождевого червя, который подтолкнул ее к созданию биомиметического червя-бота, который может применяться в хирургии и даже для прочистки закупоренных труб.

Этот робот является результатом исследований группы неврологов и инженеров, в том числе А. С. Боксербаума, Эндрю Д. Хорчлера, Кендрика М. Шоу, Гилеля Дж. Чиля и Роджера Д. Куинни из Центра биотехнологических исследований в области робототехники. Их старания воплотились в несколько документов, среди которых, например, «Контроллер для перистальтических передвижений посредством непрерывных волн». В этом месяце они также представили свою работу Обществу неврологии.

Как объясняет Эндрью Хорчлер, дождевые черви перемещаются особенно странно (такой тип движений называется перистальтикой). Они используют два типа мышц, которые сокращают и расширяют мешочки жидкости, делая червей то длиннее и тоньше, то короче и шире, способствуя их перемещению вперед. Изучая неврологическую и физическую систему, которая стимулирует передвижение, Хорчлер и его коллеги уже создали 3D-печатного робота, воссоздающего такие же движения механически.

"Этот метод передвижения является особенно эффективным в условиях ограниченных пространств. Мягкие черви-роботы в конечном итоге могут применяться для обследования труб, раскопок или зондирования. Понимание физики и контроль над этими движениями является проблемой, которую мы решаем благодаря механическим моделям, математике и компьютерному моделированию", - объясняет исследовательская группа.

Чтобы реализовать проект, ученые построили ряд кинематических моделей и 2D-симуляторов, которые помогают им понять ограничения приводных механизмов на больших сегментах.

"Этот прототип использует внешнюю сетчатую наружность для формирования волны движения по всему телу робота", - добавляют они.

Окончательная модель CMMWorm, как они ее назвали, является модульным червем с искусственным нейронным контроллером и массивом нейронов, которые позволяют ему двигаться вперед. Десятки 3D-печатных узлов взаимосвязаны через нейлоновые формы, в которых находятся приводные механизмы. Также используется серия уже готовых частей.

Возможные сферы применения этого CMMWorm многообразны, особенно благодаря диапазону сжатия.

''В дополнение к наличию независимо контролируемых сегментов и сменной сетке CMMWorm имеет также высокий диапазон сокращения (52% от максимального диаметра). Шестисегментный робот может пройти по ровной поверхности и трубам", - говорят они.

В будущем микроскопические версии CMM можно использовать даже для ввода в человеческие тела для проведения медицинских процедур, таких как эндоскопия и других. В то время как реализация проекта, несомненно, займет несколько лет, это, безусловно, самый мощный 3D-печатный робот за последние несколько лет.

 

 

По материалам: 3ders.org
Переведено: smileexpo.ru