Een team van het Army Research Laboratory (ARL) werkt aan “biohybride robots” die levend weefsel integreren in mechanische systemen op een manier die een “ongeëvenaarde” beweeglijkheid en veelzijdigheid biedt.

Levend spierweefsel is beweeglijker en veelzijdiger dan mechanische actuatoren

Hoewel er veel vooruitgang is geboekt op het gebied van de robotica, ontbreekt het de huidige systemen nog steeds aan de precisie en beweeglijkheid die biologische systemen in de natuur vertonen. Het ARL-project wil biologische componenten gebruiken om robots dezelfde beweeglijkheid en precisie te geven die spieren aan biologische systemen geven.

“De voornaamste beperking van de huidige robots is hun kracht, sterkte en veelzijdigheid,” legt ARL-onderzoeker Dean Culver uit. “Ze kunnen beperkte taken uitvoeren voor een beperkte tijd. Maar het is niet echt op de schaal waarop een organisme hetzelfde kan doen. We hebben nog steeds geen robots die in een onontgonnen ruimte kunnen gaan en zich kunnen aanpassen aan wat ze waarnemen. Dit zijn uiteindelijk allemaal problemen waarvan wij denken dat ze met een biohybride of een biogeïnspireerd technisch ontwerp kunnen worden opgelost.”

Het team van het ARL wil spierweefsel kweken in het lab en dat weefsel vervolgens verbinden met robotgewrichten in plaats van met traditionele mechanische en hydraulische actuatoren.

Het idee is om robots dezelfde mobiliteit en precisie te geven die spieren geven aan biologische systemen. Dit zou toekomstige robots theoretisch in staat stellen om gebieden te betreden die te gevaarlijk zijn voor soldaten van vlees en bloed. Met deze technologie zouden robots ook robuuster kunnen zijn en zich sneller aan het terrein kunnen aanpassen dan met statische gewrichten van synthetische materialen.

“Een van de echte voordelen van spieren en pezen en ligamenten die verbonden zijn met de rest van de kinetische keten in organismen is dat flexibiliteit het mogelijk maakt dat er iets fout gaat,” zei Culver. “Er zal geen ramp gebeuren. Ik kan een beetje uitglijden en me aanpassen en niet vallen. „

Culver bevestigt dat spierweefsel afkomstig kan zijn van elk dier, afhankelijk van wat het leger nodig heeft, ook van kleine insecten zoals vliegen.

“De spieren van vliegen in het bijzonder hebben een aantal zeer gewenste eigenschappen,” legt Culver uit. “Als je slechts een handvol cellen gebruikt om een bruikbaar stukje weefsel te kweken, kun je dat doen met een verscheidenheid aan genomen of van een verscheidenheid aan soorten, afhankelijk van wat voor soort architectuur op systeemniveau je wilt gebruiken.”

Biohybride robots zullen eerst lopen voor ze vliegen

Het leger wil zich eerst richten op de toepassing van biohybride technologie op robots op platforms met poten. Momenteel beschikt het leger over een onderzoeksplatform voor beenbeweging en bewegingsaanpassing dat zou kunnen dienen als een perfect voorbeeld van het type robot waarop biohybride technologie zou kunnen worden toegepast.

Het idee zou zijn om dit en andere soortgelijke platforms te begiftigen met dierlijke capaciteiten. Dit omvat ook het vermogen om op oneffen en onbetrouwbaar terrein te balanceren.

“Eén obstakel waar grondrobots tegenwoordig tegenaan lopen, is het onvermogen om zich onmiddellijk aan te passen aan onstabiel terrein”, legt Culver uit. “Spierbeweging is hiervoor niet alleen verantwoordelijk, maar draagt wel in belangrijke mate bij aan het vermogen van de dieren om te navigeren op oneffen en onbetrouwbaar terrein.”

Uiteindelijk zou het team de technologie willen kunnen toepassen op andere vormen van voortbeweging, waaronder vliegen.

“Net als vleugelslag en het vermogen van vliegende organismen om hun omhulsel te herconfigureren, geeft dat hen ook de mogelijkheid om tussen takken te vliegen,” legt Culver uit.

Maar er moet meer onderzoek worden gedaan voordat het leger kan beginnen met de inzet van biohybride robots. Daarom is de ARL momenteel op zoek naar meer partners voor het project.

“Op dit moment hebben we een geweldige theoretische basis voor wat we proberen te doen,” zei Culver. “Sommige van de hulpmiddelen die we willen gebruiken om het ontwerp van spierweefsel voor gebruik in robots te verbeteren, zijn getest op vele andere eiwitten en moleculen, en die hebben gewerkt. Wat we nu echt nodig hebben is wat tijd en steun om deze instrumenten te richten op de moleculen die relevant zijn in de spieren. We moeten nog veel leren voordat we prototypes kunnen maken.”


Meld je aan voor onze dagelijkse nieuwsbrief:


Franse leger mag onderzoeken hoe implantaten soldaten kunnen ‘verbeteren’

0 0 stemmen
Artikelbeoordeling
Abonneer
Laat het weten als er
guest
0 Reacties
Inline feedbacks
Bekijk alle reacties