ابتكر علماء صينيون روبوتًا لاسعًا يسبح على عضلات الضفدع: فيديو

باحثون من معهد شنيانغ للأتمتة، الأكاديمية الصينية للعلوم مخلوق روبوت هجين حيوي صغير يتحرك باستخدام أنسجة عضلية ضفدع حقيقية. التنمية الموصوفة في المجلة مواد وظيفية متقدمةيحاكي سباحة الراي اللساع ويتم التحكم فيه عن طريق الضوء بدون أسلاك أو بطاريات.

العضلات الحية بدلا من المحرك

لا يعتمد الروبوت على الأنسجة الاصطناعية المزروعة في المختبر، بل على جزء من العضلات الهيكلية الطبيعية المأخوذة من ضفدع أمريكي. (رنا كاتسبيانا). ووفقا للباحثين، فإن هذا النسيج يحتوي على بنية ألياف أكثر تنظيما وقادر على توليد قوة أكبر مقارنة بنظيراته الاصطناعية.

وفي ظروف المختبر، احتفظت العضلات بالقدرة على الاستجابة للتحفيز لمدة تصل إلى 11 يومًا، ويمكن للروبوت نفسه أن يعمل لمدة أسبوع تقريبًا. أثناء الاختبار، خلقت الأنسجة العضلية قوة تصل إلى 6.5 نيوتن، وفي أوضاع معينة – تصل إلى 9.4 نيوتن.

التحكم بالليزر

السمة الرئيسية للتطوير هي عدم وجود أسلاك للتحكم. يوجد على ظهر الروبوت خلايا شمسية مصغرة تستقبل الطاقة من أشعة الليزر القريبة من الأشعة تحت الحمراء. يطلق الضوء إشارات كهربائية تنتقل إلى الأنسجة العضلية ويؤدي إلى تقلصها.

ومن خلال توجيه الليزر إلى الجانب الأيسر أو الأيمن من اللوحة الشمسية، يستطيع العلماء تنشيط العضلات بالتناوب وتغيير اتجاه الحركة. الروبوت قادر على السباحة بشكل مستقيم، والدوران، والتحرك في دوائر، وأداء المنعطفات مثل الراي اللساع الحقيقي.

وقال مؤلف الدراسة تشانغ تشوان، وهو موظف في معهد شنيانغ للأتمتة: “لأول مرة، قمنا بدمج العضلات الهيكلية الطبيعية مع نظام التحفيز العصبي الإلكتروني البصري اللاسلكي. ويظهر هذا العمل أن الأنسجة العضلية الطبيعية يمكن أن تصبح محركا بيولوجيا فعالا للروبوتات”.

يستطيع الروبوت أن يفعل أكثر من مجرد السباحة

أظهرت الاختبارات أن الجهاز المصغر يطور سرعة تبلغ حوالي 2.7 سم في الثانية، وفي وضع الذروة – ما يصل إلى طول جسمين في الثانية. يكمل دائرة كاملة في حوالي 17 ثانية. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الروبوت قادر على حمل حمولة يصل وزنها إلى 5 جرام تحت الماء والتحرك ببطء على سطح صلب.

ويعتقد العلماء أن مثل هذه الأنظمة الحيوية الهجينة يمكن استخدامها في المستقبل لمراقبة النظم البيئية للمياه الضحلة ودراسة الكائنات المائية دون التدخل بشكل كبير في البيئة.

وبالإضافة إلى الروبوتات، قد يجد هذا التطوير تطبيقًا في الطب. يمكن لطرق التحكم في الأنسجة العضلية باستخدام الإشارات الكهربائية أن تساعد في البحث عن إصلاح العضلات بعد تلف الأعصاب وإنشاء نماذج جديدة لهندسة الأنسجة.

وفي المستقبل، يخطط الفريق لإطالة عمر الأنسجة العضلية، وتطوير أقطاب كهربائية أكثر مرونة للتحكم في الانقباضات، وإضافة نظام لتخزين الطاقة حتى يتمكن الروبوت من العمل بشكل مستقل تمامًا.