Учёные создали удивительного мягкого робота, который движется в воде с рекордной скоростью и при этом способен выполнять сложные медицинские задачи. Робот под названием J-MSR (Jellyfish Magnetic Soft Robot) полностью вдохновлён настоящей медузой: он сокращает и расслабляет «тело» точно так же, как живое существо. Главное отличие — вместо мышц и нервной системы здесь работают внешние магнитные поля. Роботу не нужны ни батарейки, ни провода — он остаётся лёгким, гибким и невероятно манёвренным.
Исследователи из нескольких университетов (включая Пекинский университет и Национальный университет Сингапура) тщательно смоделировали движение в программе COMSOL, чтобы добиться максимальной эффективности. Они воспроизвели естественную асимметрию: сокращение происходит быстро и мощно, а восстановление — медленно и плавно. Это позволяет отталкивать воду назад с большей силой и почти не тормозить на «скольжении».
Как устроен и работает робот
J-MSR управляется внешним магнитным полем, которое создаётся трёхосевой системой катушек Гельмгольца. Специальная асимметричная трапециевидная форма магнитного сигнала заставляет робота двигаться максимально эффективно. В результате он развивает скорость до 14,85 длин своего тела в секунду — это один из лучших показателей среди всех мягких подводных роботов. При этом робот остаётся отрицательно плавучим (тяжелее воды), но не нуждается в дополнительных поплавках, которые обычно сильно тормозят движение.
Ещё одна важная особенность — возможность переключаться между разными режимами движения: он может плыть прямо, катиться, подниматься по склонам и даже маневрировать в узких изгибах. В центре робота есть небольшая полость диаметром 10 мм, куда можно поместить полезную нагрузку: датчики, микроголки, светодиоды или беспроводные катушки.
Медицинские перспективы
Учёные уже протестировали робота в модели желудка свиньи. С микроголкой на борту он показал точность попадания 4,4 ± 1,85 мм. Кроме того, робот успешно работал в паре с капсульным эндоскопом, наклоняясь до 21,8° и позволяя осматривать стенки желудка с разных углов.
«Мы верим, что эта платформа откроет новые возможности для малоинвазивной диагностики и лечения — от осмотра желудка до адресной доставки лекарств, — говорит профессор Цюаньлян Цао, один из руководителей исследования. — И всё это без встроенного питания и проводов».
Исследование опубликовано в журнале Cyborg and Bionic Systems.
