среда, 21 марта 2012 г.

Робомедуза с искусственными мышцами «питается» водородом

Робомедуза с искусственными мышцами «питается» водородомИсследователи из Политехнического университета Виргинии (США) разработали подводный дрон, выглядящий и плавающий как медуза. При этом он использует инновационную систему движения, в которой нет места электричеству: искусственные мышцы на основе сплавов с «памятью формы» сокращаются под действием тепла.

Искусственные мышцы находят всё большее применение в экспериментальной робототехнике. Не так давно мы писали о летучей робомыши с никель-титановыми «мышцами», сокращающимися по принципу «памяти формы». А теперь дело дошло до подводного робота медузообразной формы. Впрочем, механизм питания его мышц абсолютно необычен.

«Мышцы» робомедузы представляют собой многослойные углеродные нанотрубки (диаметром 1,6 мм), покрытые наночастицами платины, завёрнутые в никель-титановую оболочку. Когда топливо — смесь кислорода и водорода — поступает в трубки, происходящая в них экзотермическая реакция активирует никель-титановые поверхности мышц, и они сокращаются. В результате реакции образуется лишь вода, что делает дрон ещё и «зелёным». Углеродные трубки не только играют роль каркаса для наночастиц платины, но и благодаря отличной теплопроводности обеспечивают передачу энергии к поверхностному сплаву «мышцы» почти без потерь. Ну а в будущем разработчики намерены оснастить робота солнечной батареей, вырабатывающей электричество для получения водорода прямо из морской воды. (Впрочем, небольшой размер такой батареи, а робомедуза невелика, как и потери света в воде, делают такого рода подпитку весьма труднореализуемой. Но поживём — увидим.)

После теоретического рассмотрения возможных форм такого робота исследователи сочли оптимальной форму медузы с её сокращающимся и расширяющимся «колоколом» в верхней части. Нового робота так и нарекли — Robojelly. Показатели сокращения / сжатия для нового типа искусственных мышц составили 13,5%, в то время как у настоящих медуз он равен 42%. Время сокращения мышц робота — 450 мс.

Почему медуза оказалась объектом копирования? Всё просто: это беспозвоночное имеет простейшую из эффективных моделей плавания: она либо «гребёт» краями купола, либо использует реактивное движение, сокращая купол целиком и отбрасывая воду назад. Большой купол позволяет создать приличную тягу даже при относительно меньшем умении робота сокращать мышцы (пока втрое худшем, чем у настоящей медузы). Водород же как топливо был избран за высокую удельную энергоёмкость: на единицу массы он несёт вдвое больше энергии чем, например, бензин. На видео ниже показаны элементы испытаний Robojelly:

В качестве возможной сферы применения подводного дрона авторы называют подводные поисково-спасательные и исследовательские операции. Однако финансирование разработки, ведущейся по программе MURI Отдела исследований ВМС США, показывает, что у робота, копирующего распространённую медузу и не производящего при движении шума (ни моторов, ни винтов, выхлоп — вода), могут быть и иные, не столь мирные приложения.

Напомним: БПЛА, маскируемые под пернатых, уже показали, что отличить воздушного разведчика от настоящей птицы невозможно. Тем меньше вероятность того, что ПЛ противника отличит робомедузу от настоящей: видимость под водой значительно хуже, а шансы на то, что дрон попадёт в руки противника (даже в случае аварии), близки к нулю. Когда в прошлом году дрон-птица ЦРУ потерпела аварию в Пакистане, её тут же нашли местные жители, а вот искусственная медуза при выходе из строя в прямом смысле заляжет на дно, где её будет почти невозможно обнаружить.

Подготовлено по материалам Institute of Physics.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Здоровье":

Универсальный клей для клеток тела
«Телесный клей», который удерживает наши клетки вместе, не позволяя им разбредаться, может быть полезен для доставки лекарств точно туда, где они нужны, позволяя избегать неприятных побочных эффектов, характерных для столь малонаправленного метода лечения, как химиотерапия. Все клетки млекопитающих окружены мембраной, покрытой фосфолипидами, которые содержат в качестве «головных групп» фосфатиди...
  (читать дальше)

Кишечные бактериофаги двигают эволюцию человека и бактерий
Бактериофаги, специализирующиеся на желудочно-кишечной микрофлоре, сами вносят в свой геном мутации, тем самым подталкивая к развитию бактерий, которые вынуждены защищаться от фагов, и человека, в котором живут и бактерии, и вирусы. Все знают о том, какую важную роль играет желудочно-кишечная микрофлора, влияние которой распространяется чуть ли не до центральной нервной системы. Человек и микроб...
  (читать дальше)

У зимующих медведей раны затягиваются без шрамов
Несмотря на пониженный обмен веществ во время спячки, у медведей в анабиозе раны залечиваются абсолютно — не остаётся ни следов инфекции, ни шрамов, даже волосяные сумки восстанавливаются. Американские зоологи из университетов Миннесоты и Вайоминга наблюдают диких медведей-барибалов вот уже 25 лет. Поведение и состояние животных учёные оценивают с помощью радиомаяков, которыми в общей сложности ...
  (читать дальше)

Как электрошок помогает от депрессии
Во время депрессии возрастает интенсивность «мусорных» информационных процессов, которые загружают нервные цепи, отвечающие за эмоции, память и внимание. Электрический разряд перезагружает эти нервные пути и возвращает им способность эффективно обрабатывать информацию. Электросудорожная терапия применяется в психиатрии с 30-х годов прошлого века. Хотя электрошок показал свою эффективность при ле...
  (читать дальше)

Рак поджелудочной железы, возможно, будет лечиться
Раковые опухоли поджелудочной железы печально известны быстрым распространением и устойчивостью к традиционным методам лечения. Сопротивление химиотерапии отчасти является следствием того уникального биологического барьера, которым новообразование умудряется себя окружить. Но учёные из Онкоцентра имени Фреда Хатчинсона (США), похоже, знают, как взломать защиту, и это имеет все шансы стать подлинны...
  (читать дальше)

Открытие делает возможным создание лекарств, подавляющих вирус гепатита С
Гепатит С — неизлечимое хроническое инфекционное заболевание, которое медленно убивает как минимум 170 млн человек по всему свету, приводя к циррозу или даже раку печени. С другими вирусными гепатитами (формы А, В и D) борются превентивным вакцинированием либо лекарствами, полностью их уничтожающими (А, В, D и форма E). И только гепатит С никак не хочет сдаваться. Нет ни вакцины, ни надёжного сред...
  (читать дальше)

Как обнаружить болезнь до её начала
Двадцать анализов крови, сорок тысяч молекул и три миллиарда молекулярных флуктуаций — вот что требуется, чтобы пресечь болезнь ещё до её появления. По мнению учёных, не такое уж невыполнимое условие, особенно если речь идёт о заболевании вроде диабета. Статью, появившуюся в свежем номере журнала Cell, злые языки уже успели назвать выдающимся примером нарциссизма: больше года группа из сорока ис...
  (читать дальше)

Фукусиме далеко до Чернобыля
Вице-президент Австралийской ядерной ассоциации Дон Хигсон призвал не ставить Фукусиму на одну доску с Чернобылем. 12 апреля 2011 года — через месяц после цунами — японское ведомство по ядерной и промышленной безопасности повысило рейтинг аварии с пяти до семи, то есть до высшего уровня по международной шкале ядерных событий (INES). Из-за этого создалось ложное впечатление, что Фукусима — тот же...
  (читать дальше)

Неврологическое заболевание можно лечить пересадкой костного мозга
Синдром Ретта возникает из-за неполадок в иммунной системе мозга: местные клетки-уборщики начинают плохо выполнять свою работу. Положение можно поправить с помощью здоровых стволовых клеток костного мозга, которые буду производить здоровые иммунные клетки нервной ткани. Синдром Ретта проявляется у девочек примерно между первыми полу- и полутора годами жизни. Поначалу он похож на обычный аутизм: ...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)