Группа исследователей-робототехников из университете Айовы (Iowa State University) создала крошечные мягкие «щупальца», которые позволят миниатюрным роботам весьма деликатно манипулировать еще более крошечными объектами, не повреждая их структуры.

Эти «щупальца», которые являются идеальным решением для автоматического и полуавтоматического проведения хирургических операций на микроскопическом уровне, способны захватить и удерживать муравья, не повреждая его хрупкое тело.

Кроме этого, во время проведения экспериментов новые щупальца оказались способны захватывать и удерживать в целости и сохранности крошечные частички рыбьей икры, которые легко деформируются и повреждаются при попытках манипулирования ими твердыми инструментами, к примеру, пинцетом.

Следует отметить, что большинство создаваемых ныне роботов имеют конструкции, изготовленные из твердых материалов, что делает их уязвимыми к ударам, царапинам, разломам, возникающим в результате столкновения с препятствиями, падений и других воздействий. Поэтому все больше и больше исследователей занимается разработкой роботов, изготавливаемых из мягких и упругих материалов, прототипами для которых являются, осьминоги, различные виды червей и других беспозвоночных живых организмов, имеющих мягкие тела.

Такие мягкие роботы достаточно стойки ко многим видам повреждений, они способны преодолевать препятствия и проникать в такие места, которые недоступны роботам, имеющим жесткую конструкцию.

Однако миниатюризация мягких роботов является весьма трудным делом, ведь, такие роботы обычно передвигаются при помощи сжатого воздуха или давления гидравлической жидкости, которые распространяются через сети крошечных каналов, пронизывающих их тела и конечности. Тем не менее, исследователям из Айовы удалось успешно решить задачу миниатюризации мягкой технологии, прототипами которой является хобот слона, конечности осьминога и хвосты некоторых животных.

Рис. 1.

Созданные исследователями «щупальца» представляют собой полые трубки, длиной от 5 до 8 миллиметров, что сопоставимо с длиной тела крупного красного муравья. Каждая трубка имеет толщину стенок от 8 до 32 микрон, а внутри нее создана полость, диаметром от 100 до 125 микрон, что совсем ненамного превышает толщину человеческого волоса. Для того, чтобы создать такие трубки исследователи опустили тончайшие провода и кусочки оптоволокна в раствор жидкого силикона.

Когда силикон затвердел, эластичные оболочки были сняты с прутков и установлены в необходимые места. Для управления давлением внутри полых трубок во время экспериментов исследователи использовали обычные медицинские шприцы, выступавшие в роли пневматических насосов.

Полый канал располагался не строго по центру трубки, когда заготовки были извлечены из жидкого раствора, они были размещены горизонтально и часть жидкости сместилась вниз, делая одну сторону трубки более толстой, нежели другая. Когда в такой трубке создается давление, то более тонкая сторона изгибается сильней, нежели толстая, заставляя всю трубку сворачиваться в кольцо.

В обычных условиях такие крошечные силиконовые трубки изгибаются только одни раз после создания в них давления, деформируются и не возвращаются в свою первоначальную форму. Исследователи обошли эту неприятность при помощи крошечных колец из силиконовой резины, надетые на срубки снаружи, которые выполнили роль возвратных пружин, восстанавливающих исходную форму трубки.

Эти силиконовые щупальца смогли «обнять» и удерживать муравья, «талия» которого имеет ширину порядка 400 микрон, не повреждая его тело.

Это говорит о том, что при помощи таких манипуляторов крошечные медицинские роботы смогут работать с самыми тонкими кровеносными сосудами, нервными тканями, эмбрионами и другими чрезвычайно хрупкими частями человеческого тела, не деформируя их и не нанося им никаких повреждений.