Сегодня 15 июля 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные создали робота-медузу без батареи — он плавает быстрее всех аналогов и сможет лечить людей изнутри

Устройство, получившее название Jellyfish Magnetic Soft Robot (J-MSR), использует метод движения реальных медуз путём скоординированного сокращения и расслабления оболочки. Вместо бортового источника питания применено управление извне с помощью магнитных полей, что позволяет роботу оставаться лёгким и гибким. J-MSR может двигаться в жидкой среде с рекордной скоростью, выполняя сложные биомедицинские задачи.

 Иллюстративное изображение / Источник изображения: interestingengineering.com

Иллюстративное изображение / Источник изображения: interestingengineering.com

Разработчики смоделировали систему с помощью полностью связанной магнитно-жидкостно-твердотельной симуляции. Это позволило точно настроить множество параметров, включая плотность магнитного потока и фазы движения. Цель заключалась в уменьшении сопротивления и увеличении тяги. Использовалась асимметричная модель, подобная движению естественных медуз, где фаза сокращения происходит быстрее, чем фаза восстановления. Этот дисбаланс помогает отталкивать больше жидкости назад, сохраняя при этом стабильность во время фаз скольжения, что повышает общую эффективность.

«Живые медузы плавают, создавая как пространственную, так и временную асимметрию — их фаза сокращения происходит быстрее и охватывает большую площадь, чем фаза восстановления», — объяснил ведущий исследователь профессор Цюаньлян Цао (Quanliang Cao). — Мы имитировали эту стратегию, используя асимметричную трапециевидную форму магнитного поля, но вышли за рамки простой эмуляции. Мы систематически оптимизировали шесть параметров формы волны, включая положительную и отрицательную плотность магнитного потока и длительность фаз предварительной нагрузки, сокращения, скольжения и восстановления».

 Источник изображения: magnific.com

Источник изображения: magnific.com

Благодаря оптимизированным формам волн робот достиг скорости плавания 14,85 длины тела в секунду, несмотря на отрицательную плавучесть. Это заметное достижение по сравнению с более ранними подобными роботами, максимальная скорость которых не превышала 10 длин тела в секунду. Исследователи говорят, что такое улучшение достигается за счёт сочетания быстрого сокращения и тщательно настроенной фазы скольжения, которая снижает сопротивление.

В ходе испытаний на модели желудка свиньи J-MSR продемонстрировал способность переключаться между несколькими режимами движения для преодоления препятствий. Регулируя внутренние схемы намагничивания и используя трёхкоординатную систему катушек Гельмгольца, робот может двигаться под углами от 0° до 122°, перекатываться, подниматься по склонам и перемещаться по узким или изогнутым траекториям.

Исследователи продемонстрировали беспроводное питание и функциональную активацию с использованием двухчастотных магнитных полей. Низкочастотные поля управляли движением, а высокочастотные обеспечивали работу бортовых функций, таких как нагрев или генерация сигналов.

Робот имеет центральную полость диаметром 10 мм для размещения полезной нагрузки, такой как датчики или медицинские инструменты. В ходе демонстраций он переносил светодиоды, беспроводные катушки и микроиглы без потери эффективности движения. Система с переменной плотностью обеспечила роботу способность временно надуваться и изменять плавучесть за счёт испарения низкокипящей жидкости. Это позволило ему захватывать объекты, а затем подниматься вместе с ними.

В биомедицинских тестах микроигла, прикреплённая к роботу, обеспечила точность наведения 4,4 ± 1,85 мм в модели желудка. Система также работала с капсульным эндоскопом, наклоняясь до 21,8° для получения нескольких углов обзора внутри желудочной среды. Дальнейшая разработка будет сосредоточена на полностью трёхмерном управлении, оптимизации на основе машинного обучения и автономной навигации с обратной связью для медицинского применения.

Исследование показало, как мягкая робототехника может объединить гидродинамику, магнитное управление и биомедицинские функции в единую платформу без бортового источника питания. «Мы считаем, что эта платформа откроет новые возможности для малоинвазивной диагностики и лечения, от осмотра желудка до адресной доставки лекарств, и все это без бортового питания или привязки», — заключил профессор Цао.

Статья «Сверхбыстрые и универсальные магнитные мягкие роботы, вдохновлённые медузами, для биомедицинских применений» была опубликована в журнале Cyborg and Bionic Systems.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
«Люди перестанут быть высшей формой жизни»: глава SoftBank оценил ИИ-революцию в $5 трлн в год 16 мин.
WhatsApp готовит собственное облако для резервных копий чатов 2 ч.
Набор смайликов Unicode пополнили огурец с пупырышками, треснувшее лицо и другие полезные картинки 2 ч.
Число владельцев доменов в России растёт быстрее числа самих доменов 2 ч.
Microsoft станет реже пересматривать цены в местной валюте на облачные продукты 2 ч.
Защиту Microsoft Secure Boot взломали десять лет назад, но заметили это только сейчас 3 ч.
PayPal предложили купить за $53 миллиарда 3 ч.
Скоростной лыжный хоррор-шутер Dieathlon отправит игроков в смертельный слалом — первый трейлер и подробности 5 ч.
Разработчик Warhammer 40,000: Space Marine 3 и Jurassic Park: Survival доверил развитие бизнеса бывшему боссу Epic Games Store 6 ч.
Epic Games победила: Google впустит сторонние магазины приложений в «Play Маркет» уже 22 июля 7 ч.
Sony отложила выпуск аркадного геймпада PlayStation FlexStrike на неопределённый срок 38 мин.
Asus выпустила игровые мониторы ROG Swift OLED PG27UCWM и PG32UCWM — Tandem RGB OLED и режимы 4K@240 и FHD@480 Гц 39 мин.
«Антикризисные» SSD Samsung 990 поступили в продажу — от $270 за 1 Тбайт 2 ч.
Palit представила видеокарту GeForce RTX 3060 Infinity 2 OC на пятилетнем GPU 2 ч.
Бум ИИ разгонит рынок оборудования для выпуска чипов до рекордных $230 млрд к 2028 году 2 ч.
В обход FLAPD: Pure DC запустит в Финляндии 550-МВт ИИ ЦОД стоимостью €7,5 млрд 2 ч.
Google призналась, что стоит за проектом гигаваттного ИИ ЦОД в Вайоминге, который будет потреблять больше энергии, чем все дома штата 3 ч.
Нью-Йорк стал первым штатом США, утвердившим временный мораторий на строительство ЦОД мощностью более 50 МВт 3 ч.
Россия и США договорились летать на МКС до 2030 года, обсудили координацию спутников и лунные программы 3 ч.
Топливный кризис ускорил внедрение электрических такси в Китае 3 ч.