Fino ad ora, quando gli scienziati e gli ingegneri hanno sviluppato robot morbidi ispirati agli organismi viventi, si sono concentrati su esempi viventi e moderni. Ad esempio, in precedenza abbiamo parlato di applicazioni di robotica morbida che imitano calamari, cavallette e ghepardi. Tuttavia, per la prima volta, un team di ricercatori ha ora combinato i principi della robotica morbida e della paleontologia per costruire una versione robotica morbida di una pleurocistitide, un’antica creatura marina che esisteva 450 milioni di anni fa.
I pleurocistidi sono imparentati con gli echinodermi moderni come le stelle marine e le stelle fragili. L'organismo ha una grande importanza nell'evoluzione perché si crede che sia così I primi echinodermi Era in grado di muoversi: utilizzava un tronco muscoloso per muoversi sul fondale marino. Ma, a causa della mancanza di prove fossili, gli scienziati… Non ho capito chiaramente In che modo l'organismo utilizzava il tronco per muoversi sott'acqua? “Sebbene le sue abitudini di vita e la sua postura siano ragionevolmente ben comprese, i meccanismi che controllano il movimento del tronco sono molto controversi”, hanno detto gli autori di uno studio precedentemente pubblicato incentrato sul tronco degli echinodermi. NB.
La replica di un robot morbido di recente sviluppo (chiamata anche “rombo”) di un echinoderma ha permesso ai ricercatori di decifrare il movimento dell'organismo e vari altri misteri associati all'evoluzione dell'echinoderma. Nel loro studio, affermano anche che la replica servirà come base per la paleontologia, un campo relativamente nuovo che utilizza la robotica morbida e le prove fossili per esplorare le differenze biomeccaniche tra le forme di vita.
Realizza una replica del robot morbido
Ci sono molte ragioni per cui gli scienziati non cercano di creare una versione robotica morbida di qualcosa di così estinto e antico come la pleurite. È difficile capire come si muove un organismo perché non esiste una controparte moderna. Inoltre, le prove fossili forniscono solo informazioni limitate su come si muoveva un organismo. Ad esempio, mentre alcuni ricercatori suggeriscono che i batteri pleurocystis nuotino, Altri sostengono Mostravano movimenti a remi o sinusoidali.
Per superare queste sfide, i ricercatori hanno lavorato con paleontologi specializzati in echinodermi. Hanno raccolto immagini fossili, scansioni TC e tutte le altre prove che sono riusciti a trovare e quindi hanno utilizzato questi dati per progettare il corpo e il gambo del sacco pleurico. Hanno quindi utilizzato lo stampaggio di elastomeri e la stampa 3D per costruire le diverse parti del robot in base al progetto.
Quando hanno provato a far muovere il robot utilizzando il busto (come un vero arto), hanno dovuto affrontare un'altra sfida. “L'attuatore morbido utilizza filo di nitinol, che è una lega a memoria di forma (SMA) che spesso si brucia e si allunga in modo permanente. Ciò richiede la realizzazione di diversi steli (ne sono stati realizzati circa 100) e sostituiti quando si deteriorano.
È stato anche difficile replicare il torso morbido e muscoloso dei batteri della pleurite, poiché i ricercatori non erano in grado di utilizzare attuatori convenzionali, che sono troppo ingombranti e rigidi. “Dovevamo invece utilizzare uno speciale filo di 'muscolo artificiale' costituito da una lega di nichel-titanio che si contrae in risposta alla stimolazione elettrica. Ciò ci ha permesso di creare un motore simile a un torso”, ha aggiunto Carmel Majidi, autore senior dello studio. e professore di ingegneria meccanica alla Carnegie Mellon University.”Risponde alla flessibilità di un tronco muscolare naturale.”
I ricercatori hanno quindi eseguito alcune simulazioni per vedere come il rombo si muoverebbe probabilmente sott’acqua. Hanno scoperto che un busto più lungo portava a movimenti migliori. Secondo lo studio, ciò era coerente con le prove fossili che suggerivano l’evoluzione nel tempo di gambe più lunghe nella pleura.
Dopo aver studiato le simulazioni, i ricercatori hanno posizionato il robot in un acquario di 42 x 42 pollici con una superficie inferiore simile al fondale marino. Hanno condotto numerosi test, ciascuno della durata di due minuti, per esaminare il movimento del robot. “Abbiamo dimostrato che un'andatura ampia e ampia può essere la più efficiente per questi echinodermi e che l'aumento della lunghezza del tronco potrebbe aver comportato un aumento significativo della velocità con un costo energetico aggiuntivo minimo.” NB Nei loro studi.
Studio degli animali estinti
Realizzare copie esatte di antiche creature estinte usando la paleontologia sembra interessante, ma cosa possono dirci i robot che i reperti fossili non possono dire? Quando abbiamo posto questa domanda a Majidi, ha spiegato che concentrandosi solo sui robot ispirati alle specie esistenti, gli scienziati potrebbero perdere una grande opportunità di apprendere i principi biologici ed evolutivi che governano la vita di molte altre forme di vita.
Secondo una stima, ad esempio, include gli organismi moderni Solo l'1%. Di tutte le forme di vita che siano mai esistite sulla Terra. “Possiamo iniziare a imparare dal 99% delle specie che una volta popolavano la Terra invece che solo dall'1%. Ci sono molte creature che hanno avuto successo per milioni di anni e che si sono estinte a causa di drastici cambiamenti nel loro ambiente”, ha detto Majidi. Ars Tecnica.
Repliche robotiche morbide di tali creature forniscono ai paleontologi un potente strumento per creare piattaforme di test sperimentali per esaminare ipotesi su come queste antiche forme di vita si muovevano e si evolvevano.
L’attuale studio dimostra con successo che i robot morbidi possono essere utilizzati per “rianimare” organismi estinti e studiarne la locomozione e la biomeccanica. “Ciò non è mai stato fatto prima nella comunità della robotica soft e speriamo che possa ispirare ulteriori ricerche in questo settore”, ha aggiunto Desatnick.
PNAS, 2023. DOI: 10.1073/pnas.2306580120 (Informazioni sugli ID digitali)
Rupendra Brahambhatt è una giornalista esperta e regista. Si occupa di notizie di scienza e cultura e negli ultimi cinque anni ha lavorato attivamente con alcune delle agenzie di stampa, riviste e marchi di media più innovativi che operano in diverse parti del mondo.
