Впервые инженеры воссоздали сложную мышечную архитектуру руки осьминога и его уникальные движения. Это открывает двери для разработки мягкой робототехники с беспрецедентной ловкостью. Исследовательская группа из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн успешно создала вычислительную модель руки осьминога. Эта модель способна воспроизводить, как восьмирукий головоног движется, захватывает и манипулирует объектами.
Тайны осьминога: как он движется?
“Наша цель — понять, как управлять сложной системой с множеством степеней свободы,” — говорит доцент Маттиа Газзола. Осьминог — интересная модель для изучения, ведь у него нет центрального мозга, а есть “мини-мозги” в каждом щупальце. Это делает задачу воссоздания его движений настоящим вызовом для ученых. Но разгадка этого кода может стать настоящим прорывом, предоставив шаблон для эффективной, многофункциональной автономной мягкой робототехники.
Как создавалась модель?
Команда наблюдала за осьминогом, который протягивал руку через экран, чтобы захватить и переместить объекты. Используя визуальные записи, исследователи анализировали данные МРТ, гистологии и биомеханики, чтобы создать модель, учитывающую почти 200 взаимосвязанных мышц руки осьминога. “Это было похоже на работу с маленьким ребенком,” — говорит Газзола о своем подопытном. “Нужно знать, как подойти к осьминогу и удержать его внимание.”
В чем секрет?
Вместо работы с тысячами степеней свободы, исследователи связали две топологические величины — закручивание и скручивание — с динамикой мышц. Эти величины контролируются разными группами мышц, чья коактивация приводит к третьей величине, описывающей 3D изменения формы руки — то есть ее движение.
Что дальше?
Следующим шагом исследователи планируют превратить свою вычислительную модель в физический прототип. Он будет использовать сложную мышечную структуру для обучения автономным задачам. “Наше теоретическое понимание пока интуитивно,” — говорит Газзола. “Мы хотим разработать автоматизированную систему, чтобы наша модель осьминога могла самостоятельно выполнять задачи.”
Заключение
Рука осьминога признана одной из самых гибких конечностей в животном мире. Это впечатляет, учитывая, что она функционирует без скелетных структур, таких как суставы. Исследователи уверены, что их модель приближает нас к использованию природы для продвижения в области биотехнологий. “Мне очень интересно учиться у живых существ и переводить некоторые идеи в дизайн мягкой робототехники,” — говорит первый автор исследования Арман Текиналп.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. И, конечно, мы не можем не поделиться этими удивительно успокаивающими видео из исследования.