בהשוואה לרובוטים, גופי האדם גמישים, מסוגלים לתנועות עדינות ויכולים להמיר אנרגיה ביעילות לתנועה. בהשראת ההליכה האנושית, חוקרים מיפן יצרו רובוט ביו-היברידי בעל שתי רגליים על ידי שילוב של רקמות שריר וחומרים מלאכותיים. פרסום ב-26 בינואר בכתב העת חוֹמֶרשיטה זו מאפשרת לרובוט ללכת ולהסתובב.
מחקר על רובוטים ביו-היברידיים, שהם מיזוג של ביולוגיה ומכניקה, מושך לאחרונה תשומת לב כתחום חדש של רובוטיקה הכולל תפקוד ביולוגי. השימוש בשרירים כמפעילים מאפשר לנו לבנות רובוט קומפקטי ולהשיג תנועות יעילות ושקטות עם מגע רך".
שוג'י טאקוצ'י, מחבר מקביל של אוניברסיטת טוקיו, יפן
הרובוט הדו-רגליים של צוות המחקר, עיצוב דו-פדאלי חדשני, מתבסס על המורשת של רובוטים ביו-היברידיים המנצלים את השרירים. רקמות השרירים הניעו רובוטים ביו-היברידיים לזחול ולשחות ישר קדימה ולעשות פניות – אך לא חדות. עם זאת, היכולת להסתובב ולבצע פניות חדות היא תכונה חיונית לרובוטים כדי להימנע ממכשולים.
כדי לבנות רובוט זריז עם תנועות עדינות ועדינות, תכננו החוקרים רובוט ביו-היברידי המחקה הליכה אנושית ופועל במים. לרובוט יש חלק עליון של מצוף קצף ורגליים משוקללות כדי לעזור לו לעמוד ישר מתחת למים. השלד של הרובוט עשוי בעיקר מגומי סיליקון שיכול להתכופף ולהתגמש כדי להתאים לתנועות השרירים. לאחר מכן חיברו החוקרים רצועות של רקמות שרירי שלד שגדלו במעבדה לגומי הסיליקון ולכל רגל.
כאשר החוקרים דחפו את רקמת השריר בחשמל, השריר התכווץ והרים את הרגל למעלה. לאחר מכן נחת עקב הרגל קדימה כשהחשמל התפוגג. על ידי החלפת הגירוי החשמלי בין רגל שמאל וימין כל 5 שניות, הרובוט הביו-היברידי "צעד" בהצלחה במהירות של 5.4 מ"מ לדקה (0.002 קמ"ש). כדי להסתובב, החוקרים זרקו שוב ושוב את רגל ימין כל 5 שניות בעוד הרגל השמאלית שימשה כעוגן. הרובוט ביצע פניה של 90 מעלות שמאלה תוך 62 שניות. הממצאים הראו שהרובוט הדו-פדאלי המונע על ידי השרירים יכול ללכת, לעצור ולבצע תנועות סיבוב מכווננות.
"נכון לעכשיו, אנחנו מזיזים ידנית זוג אלקטרודות כדי להפעיל שדה חשמלי בנפרד על הרגליים, וזה לוקח זמן", אומר Takeuchi. "בעתיד, על ידי שילוב האלקטרודות ברובוט, אנו מצפים להגביר את המהירות בצורה יעילה יותר".
הצוות גם מתכנן לתת מפרקים ורקמות שרירים עבות יותר לרובוט הדו-פדאלי כדי לאפשר תנועות מתוחכמות וחזקות יותר. אבל לפני שדרוג הרובוט עם יותר רכיבים ביולוגיים, Takeuchi אומר שהצוות יצטרך לשלב מערכת אספקת תזונה כדי לקיים את הרקמות החיות ומבני המכשירים המאפשרים לרובוט לפעול באוויר.
"צהלה פרצה במהלך פגישת המעבדה הרגילה שלנו כשראינו את הרובוט צועד בהצלחה על הסרטון", אומר טאקוצ'י. "למרות שהם עשויים להיראות כמו צעדים קטנים, הם, למעשה, קפיצות ענק קדימה עבור הרובוטים הביו-היברידיים."
עבודה זו נתמכה על ידי תוכנית JST-Mirai, JST Fusion Oriented Research for Disruptive Science and Technology, והאגודה היפנית לקידום המדע.
