Создание роботизированных рук на основе биомиметики, которые максимально были бы похожи на человеческие и при этом так же функционировали, пока остается проблемой для ученых. Решить ее удалось робототехникам из Вашингтонского университета в Сиэтле. Они создали биомиметические антропоморфные руки, которые детально воспроизводят механизм работы человеческих кистей.
Чже Сюй и Эмануэль Тодоров поставили перед собой задачу максимально точно воспроизвести механическую работу человеческой руки. Для этого они отсканировали скелетную основу кисти и напечатали на 3D принтере искусственные кости. Некоторые суставы человека имеют не фиксированную ось вращения, например, сустав в большом пальце руки. Такую биомеханику сложно воспроизвести с помощью стандартных механических суставов, поэтому ученые создавали точные копии с помощью 3D принтера, не полагаясь на уже существующие технологии.
Связки суставов в роботизированной руке были выполнены из высокопрочных линей Spectra, а мягкие ткани были заменены резиновыми подушечками. Сухожилия сгибателей и разгибателей пальцев также были выполнены из Spectra. Мышцы роботизированной руки были собраны из 10 сервосистем Dynamixel, кабельные пути которых максимально похожи на запястный канал человека.
Роботизированная рука может имитировать различную силу сжатия, управлять которой можно с помощью дистанционного манипулятора наподобие перчатки. Первые пользователи отметили, что рукой управлять очень легко, так как ее движения с точки зрения механики почти не отличаются от естественных движений. И в этом главная особенность разработки — она воспроизводит человеческие движения не благодаря программированию, а благодаря чистой механике.
«Управление протезом руки преимущественно осуществляется при помощи человеческого мозга. Следовательно, технологии нейропротезирования могут быть более эффективными, если дизайн протеза максимально будет воспроизводить свой биологический аналог. Для создания костных структур сегодня можно использовать биосовместимые материалы, а искусственные связки можно создавать из биоразлагаемых материалов. Мышцы уже научились выращивать в чашках Петри, а нервные окончания периферической системы также можно будет регенерировать в определенных условиях. Для всех этих технологий нужны подходящие каркасы. Мы будем сотрудничать с биологами и учеными, которые занимаются регенерацией тканей», — рассказал Чже Сюй.