Исследователи часто вдохновляются природой, но при создании роботов обычно выбирают синтетические материалы — металлы, пластики, композиты. Команда из лаборатории Computational Robot Design and Fabrication Lab (CREATE Lab) в EPFL решила пойти иным путём и собрала роботизированный манипулятор из выброшенных панцирей норвежских лангустинов.
На первый взгляд это звучит как курьёз, но проект преследует серьёзную цель: поставить под сомнение классические инженерные подходы и продемонстрировать, что в робототехнике возможны более устойчивые и цикличные модели дизайна.
Как это устроено
Вместо привычных конструкционных материалов инженеры взяли пищевые отходы — сегменты брюшного панциря. Руководитель CREATE Lab Джози Хьюз объясняет, что экзоскелеты ракообразных представляют собой уникальную комбинацию минерализованных жёстких оболочек и гибких мембран в местах сочленений. Такой союз прочности и подвижности позволяет отдельным сегментам работать автономно и обеспечивает животным быстрые манёвры в воде.
Эти же природные качества, по словам Хьюз, отлично подходят для создания роботических механизмов. Кроме того, переработка пищевых отходов открывает путь к «замкнутому циклу» — материал можно неоднократно адаптировать и возвращать в дело.
Чтобы превратить панцирь лангустина в рабочую роботизированную систему, учёные заливали в каждый сегмент экзоскелета эластомер. Он играл роль привода, контролирующего сгибание и разгибание. Затем конструкцию размещали на моторизованной базе и покрывали силиконовым слоем — для прочности и увеличения срока службы.
Что получилось
В статье, опубликованной в журнале Advanced Science, команда представила сразу три демонстрационных устройства:
- Манипулятор, поднимающий до 500 граммов.
- Мягкие захваты, способные аккуратно держать хрупкие продукты — например, помидоры — и одновременно справляться с твёрдыми объектами вроде ручек.
- Плавающий робот, продвигающийся в воде со скоростью до 11 см/с благодаря «экзоскелетным» плавникам.
При испытаниях манипулятор успешно перемещал предметы разной формы и размера в заданные зоны. Захваты демонстрировали чувствительность, сравнимую с мягкой робототехникой, а водная версия уверенно передвигалась по резервуару.
При этом большую часть внутренних компонентов после использования можно вернуть и применить повторно. Сегменты панциря легко отсоединяются от базы — ещё один шаг в сторону циркулярного дизайна.
Как отмечает первый автор работы Сареум Ким, это, по сути, первая доказательная попытка интегрировать пищевые отходы в робототехническую систему, совмещающую принципы устойчивости, переработки и повторного использования.
Почему это важно
Использование биологических материалов открывает новые горизонты, но приносит и сложности. Панцири лангустинов не бывают одинаковыми — различия в форме и толщине влияют на поведение механизма. В будущем, считают исследователи, потребуется создавать адаптивные системы управления и методы тонкой подстройки деталей.
Несмотря на ограничения, потенциал огромен. Такой подход может найти применение в мониторинговых платформах, экологичных одноразовых устройствах или даже в медицине — например, при разработке имплантов из биоисточников.
Хьюз подчёркивает: хотя природа не всегда предлагает идеальное решение, её конструкции часто оказываются эффективнее тех, что создаёт человек. И изучение естественных структур может подсказать инженерам новые элегантные принципы проектирования.
Проект EPFL показывает, что робототехника будущего может быть не только мощной и умной, но и экологичной. И кто знает — возможно, в ближайшие годы отходы морепродуктов станут таким же полноценным инженерным сырьём, как пластик или металл.
