Вдохновившись щупальцами осьминога, американские ученые сконструировали перчатку, которая позволяет захватывать и крепко удерживать предметы под водой. Устройство оснащено резиновыми присосками и сложными сенсорами, которые имитируют уникальную мышечную и нервную систему этого морского обитателя.
Ученые из Вирджинского технологического института разработали перчатку, принцип действия которой вдохновлен щупальцами головоногих моллюсков. Alex Parrish/Virginia Tech
В отличие от человека, осьминог очень ловко управляется с самыми разными предметами, находящимися под водой. В этом ему помогают более 2 000 присосок, расположенных на восьми щупальцах, и способность обрабатывать информацию от множества химических и механических датчиков. Благодаря таким особенностям организма осьминоги могут ориентироваться на скалистой местности, цепляться за гладкие раковины или кораллы. Причём, делают они это очень аккуратно, не прилагая чрезмерных усилий.
Исследователи из Вирджинского технологического института попытались воссоздать подобные механизмы для человеческой руки, сконструировав устройство, получившее название Octa-glove. Это резиновая перчатка с мягкими мембранами, которые имитируют присоски осьминога и позволяют ей плотно присасываться к плоским или изогнутым поверхностям, прилагая при этом лишь небольшое усилие. Благодаря массиву оптических датчиков приближения micro-LIDAR перчатка может распознавать близлежащие объекты. Микроконтроллер соединяет датчики с синтетическими присосками для управления их поведением, при этом способность перчатки к удержанию объекта может быть настроена путем настройки массива датчиков в зависимости от поставленной задачи.
Новая перчатка, вдохновленная осьминогом, может цепляться за подводные объекты с помощью легкого прикосновения. Alex Parrish/Virginia Tech
При захвате небольших предметов, таких как ложки, небольшие металлические детали или шарик из гидрогеля, перчатка использует только один датчик. Если настроить перчатку на использование всех встроенных сенсоров, она сможет захватывать более крупные предметы, например тарелки, коробки или чашки, причем пользователю не потребуется сжимать ладонь.
"Объединив мягкие, быстро реагирующие клейкие материалы со встроенной электроникой, можно захватывать предметы без необходимости сжимать кисть", - рассказывает профессор Майкл Бартлетт, руководитель исследовательской группы. "Это значительно упрощает работу с влажными или подводными объектами и делает ее более естественной. Электроника может быстро активировать и ослаблять сцепление. Просто поднесите руку к предмету, и перчатка сделает всю работу по его захвату. При этом пользователь не нажимает ни одной кнопки".
Перчатка Octa-glove во время испытаний. Alex Parrish/Virginia Tech
Ученые предполагают, что окта-перчатка найдет применение во многих видах подводных работ. Ее могут надевать водолазы-спасатели, работающие над извлечением людей или объектов из проблемных мест, инженеры, обслуживающие мосты, или археологи, занимающиеся поиском подводных артефактов. Важно то, что она позволит им захватывать и удерживать предметы без особых усилий, полностью полагаясь на сенсорные способности и синтетические присоски перчатки при выполнении тяжелой работы.
"Наша концепция имитируют сложные механизмы манипуляции, зондирования и управления головоногих моллюсков и обеспечивает платформу для создания синтетических подводных перчаток, способных надежно манипулировать различными подводными объектами", - считает участник эксперимента Рави Тутика. "Это, безусловно, шаг в правильном направлении, но нам еще многое предстоит узнать как об осьминоге, так и о способах изготовления интегрированных адгезивов, прежде чем мы достигнем совершенства в данной технологии".
Результаты данного проекта были представлены в научном альманахе Science Advances. Увидеть перчатку в действии можно в видеоролике ниже.
Michael Bartlett Lab: Octa-Glove
Источники: Virginia Tech, journal Science Advancess
(https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq1905)
(https://vtx.vt.edu/articles/2022/07/eng-bartlett-octaglove.html)
