Движения кишечника гусениц вдохновляют на создание мягких роботов

Исследование «странных движений» в брюшной полости свободно ползающих гусениц имеет значение для инженерии и биологии. Результаты уже используются при проектировании роботов из мягких материалов.

Работа междисциплинарной команды учёных, включая Джейка Соча из Виргинского политехнического института, ведущего автора Майкла Саймона из Университета Тафтса и старшего автора Барри Триммера, опубликована в выпуске Current Biology от 28 августа 2010 года.

Методы исследования

Для изучения непрозрачных крупных гусениц использовалась мощная рентгеновская визуализация в Advanced Photon Source (Аргоннская национальная лаборатория). Для мелких, полупрозрачных гусениц применялась микроскопия в проходящем свете. Это позволило отследить движения внутренних мягких тканей.

Ключевое открытие

Исследователи обнаружили, что кишечник гусеницы скользит вперёд впереди окружающих тканей. Это движение не синхронизировано с внешними движениями тела.

• Центр масс движется вперёд, в то время как средние «лапки» (брюшные ножки) ещё закреплены на субстрате.
• Движения внутренних органов локально разделены с видимым перемещением тела.
• Кишечник в средних сегментах начинает двигаться до движения стенки тела и до фазы переноса средних «лапок».

Это явление было описано как «уникальный феномен скольжения кишечника», представляющий собой новую двухтелую механическую систему, характерную для мягких животных.

Инженерное применение

Открытие имеет практическое значение для робототехники. Принцип уже используется при проектировании манёвренных роботов из мягких материалов, не зависящих от ориентации в пространстве («gravity-agnostic»).

Потенциальные области применения таких «мягких роботов»:

• Поисково-спасательные операции (роботы, меняющие форму).
• Космические исследования.
• Медицина (биосовместимые роботы, снижающие повреждение тканей и дискомфорт).