Рука состоит из пластикового основания, напечатанного на 3D-принтере, и сухожилий, созданных из человеческой мышечной ткани. Эти сухожилия приводят в движение пальцы, позволяя выполнять сложные многосуставные движения. Ключевым достижением команды стала разработка MuMuTA (Multiple Muscle-Tendon Actuators) — тонких нитей мышечной ткани, свернутых в пучки для увеличения силы и длины мышц. Это позволило преодолеть ограничения, связанные с выращиванием толстых мышечных тканей, которые часто страдают от некроза из-за недостатка питательных веществ.
- Сила и гибкость: MuMuTA обеспечивают достаточную сократительную силу для управления крупными структурами, такими как пальцы руки.
- Многосуставные движения: Пальцы могут двигаться как по отдельности, так и в комбинации, что позволяет выполнять сложные действия, например, захват объектов или жест «ножницы».
- Биологическая точность: Мышечная ткань демонстрирует свойства, близкие к живым тканям, включая усталость и восстановление после нагрузки.
Исследователи протестировали руку, выполняя различные действия:
- Жест «ножницы»: Сжатие мизинца, безымянного пальца и большого пальца.
- Захват объектов: Удержание и перемещение кончика пипетки.
Эти тесты подтвердили, что рука способна имитировать широкий спектр движений, что делает ее значительным шагом вперед в биогибридной робототехнике.
Несмотря на успехи, технология пока имеет несколько ограничений:
- Усталость мышц: после 10 минут электрической стимуляции сократительная сила тканей снижается, но восстанавливается через час отдыха.
- Зависимость от жидкости: Рука должна находиться в жидкости, чтобы минимизировать трение и обеспечить плавное движение пальцев.
- Обратное движение: Пальцы не могут самостоятельно возвращаться в исходное положение. Для решения этой проблемы предлагается использовать эластичные материалы или дополнительные MuMuTA на тыльной стороне пальцев.
Профессор Сёдзи Такеучи, руководитель проекта, подчеркивает, что биогибридная робототехника находится на ранних этапах развития, но уже демонстрирует огромный потенциал. Основные направления будущих исследований включают:
- Увеличение масштабов: Создание более крупных и сложных биогибридных систем.
- Применение в протезировании: Разработка протезов, которые будут более функциональными и естественными в использовании.
- Медицинские исследования: Использование биогибридных систем для тестирования лекарств и хирургических процедур.
Биогибридная рука с мышцами человека — это важный шаг на пути к созданию роботов и протезов, которые смогут имитировать биологические системы с высокой точностью. Хотя технология пока ограничена лабораторными условиями, ее дальнейшее развитие может привести к революции в медицине, робототехнике и других областях. Как отмечает Такеучи, преодоление текущих ограничений откроет новые возможности для понимания работы мышц и создания инновационных решений для улучшения качества жизни людей.
Источник: https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00386.html
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
