Seahorse staarten kunnen de sleutel zijn tot flexibele robotachtige tentakels

Anonim

Seahorse staarten kunnen de sleutel zijn tot flexibele robotachtige tentakels

3d printen

James Holloway

6 mei 2013

3 afbeeldingen

Seahorse staarten zijn grijpbaar, net als een aap (foto: schellak)

De betekenis van het woord biomimicry wordt gedevalueerd en opgeblazen, zodanig dat elke technologie of elk ontwerp met de vaagste gelijkenis met iets in de natuurlijke wereld ertoe neigt het woord er onnadenkend op te hebben toegepast. PR-mensen in de automobiel- en architectuursector zijn nu bijzonder dol op het woord. Het is dus verfrissend om te kunnen rapporteren over onderzoek dat een gedetailleerd beeld heeft gegeven van een natuurlijk fenomeen, het pantser van een zeepaardje, en heeft nagedacht over hoe het kan worden toegepast op het gebied van robotica. De onderzoekers denken dat een vergelijkbare structuur van glijdende platen kan worden gebruikt om robotarmen te verbeteren die worden gebruikt voor onderwateronderzoek en bomafvoer.

Hoewel het zeepaardje niet het enige gepantserde schepsel op aarde is, is het misschien wel het meest flexibel. Zijn aapachtige grijpstaart maakt het mogelijk om op koralen en zeewier te haken. Maar de onderzoekers vroegen zich af of het harnas bescherming tegen verplettering biedt, wat de favoriete aanvalsmethode is die wordt gebruikt door zijn natuurlijke roofdieren, waaronder krabben en schildpadden. Door secties van zeepaardjesstaarten samen te persen, ontdekten de onderzoekers dat deze konden worden samengedrukt tot net iets meer dan de helft van de oorspronkelijke breedte zonder dat permanente schade optrad. De staart moest met meer dan 60 procent worden samengedrukt voordat de wervelkolom permanent werd beschadigd, waarbij bindweefsel en staartspieren het grootste deel van de compressie absorberen. (De gebruikte zeepaardjes waren al dood.)

De staart van een zeepaardje bestaat uit 36 ​​segmenten die steeds kleiner worden naar het einde van de staart toe. Elk segment is een vierhoekige vorm die bestaat uit vier L-vormige platen, die zowel kunnen draaien en over elkaar glijden. Ze zijn verbonden met de wervelkolom door bindweefsel. Het is deze structuur die de grote flexibiliteit van de staart verklaart.

De structuur van een zeepaardstaart (afbeelding: Joanna McKittrick onderzoeksgroep / Jacobs School of Engineering bij UC San Diego)

De onderzoekers gebruiken 3D-printen om de structuur van de platen na te bootsen, die zouden worden bevestigd aan polymeren om spieren te simuleren. De bedoeling is om een ​​robotarm te bouwen die harde en zachte materialen combineert (in tegenstelling tot veel andere robotprojecten, waarvan de onderzoekers zeggen dat ze de voorkeur geven aan de een of de ander). Door een arm te maken die lijkt op de staart van een zeepaard, denken onderzoekers dat de arm objecten van verschillende grootte kan grijpen, in plaats van een robotachtige tentakel. Hoe kan zo'n arm worden gebruikt? Medische hulpmiddelen, onderzoek naar de oceanen en verwijdering van bommen zijn allemaal potentiële toepassingen, zeggen de onderzoekers.

Armor is niet het enige interessante aan zeepaardjes, een geslacht van vissen ( Hippocampus ) met 54 bekende soorten. Ze zijn iets van een faunistische curiositeitswinkel. "Zeepaardjes zijn uniek in die zin dat ze een kop hebben als een paard, een lange tubulaire snuit als een miereneter, een grijpstaart als een aap, een broedbuidel als een kangoeroe, een camouflagehuid als een bot, en ogen die onafhankelijk bewegen zoals een kameleon, "zei Michael Porter van de Jacobs School of Engineering aan UC San Diego, waar het onderzoek plaatsvond. "We hebben de grijpstaart bestudeerd omdat het grijp- en grijpvermogen bezit en wordt beschermd door het natuurlijke harnas. " Voor hun onderzoek keek het team naar het gewone zeepaardje Hippocampus kuda .

Het onderzoek van het team verscheen in het tijdschrift Acta Biomaterialia . Je kunt een video bekijken met een prototype van de gesimuleerde glijplaten in de onderstaande video.

Bron: Jacobs School of Engineering, UC San Diego

Seahorse staarten zijn grijpbaar, net als een aap (foto: schellak)

De structuur van een zeepaardstaart (afbeelding: Joanna McKittrick onderzoeksgroep / Jacobs School of Engineering bij UC San Diego)

De structuur van een zeepaardstaart (afbeelding: Joanna McKittrick onderzoeksgroep / Jacobs School of Engineering bij UC San Diego)