מהנדסים במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) הציגו לאחרונה טכנולוגיה חדשה שעשויה לשנות את הדרך שבה נראים ופועלים רובוטים: גידים מלאכותיים שמאפשרים לחבר בין שריר חי לבין שלד רובוטי, בדומה למבנה השריר‑גיד‑עצם בגוף האדם. הגידים החדשים עשויים מהידרוג'ל חזק וגמיש, חומר רך ועשיר במים אך עמיד לקריעה, ומתפקדים כ"מגשר מכני" בין השריר הרך לבין המבנה הקשיח של הרובוט. החוקרים יצרו יחידת "שריר‑גיד" שבה קטע קצר של שריר שגודל בתנאי מעבדה מחובר משני צידיו לגידים הסינתטיים, ואלו מעוגנים לאצבעות רובוטיות בסופן.
אחד האתגרים המרכזיים בתחום הרובוטיקה הביו‑היברידית הוא המפגש בין עולם הביולוגיה לעולם ההנדסה: שריר הוא חומר רך, דינמי ופגיע, בעוד ששלדים רובוטיים בנויים לרוב ממתכות או פולימרים קשיחים. עד היום, חיבור ישיר של שריר לשלד מלאכותי נטה להסתיים בקרעים, התנתקות והפסד גדול של כוח. הגידים המלאכותיים החדשים נועדו לפתור בדיוק את הבעיה הזו, באמצעות קשיחות ביניים - לא רכה מדי כמו שריר, אך גם לא נוקשה כמו מתכת - וכך לספוג חלק מהמאמץ ולהעביר את שארית הכוח ביעילות אל מנגנון התנועה. במודל מכני פשוט שקבוצת המחקר פיתחה, הוגדרו השריר, הגיד והשלד כ"קפיצים" בעלי קשיחויות שונות, ומתוכו גזרו החוקרים את הרכב ההידרוג'ל והמבנה הגאומטרי האופטימליים לגיד.
היכולת הזו אינה רק תאורטית: בניסויים ביד הרובוטית, כאשר השריר הופעל חשמלית והתכווץ, הגידים משכו את האצבעות והביאו לסגירה מהירה ועוצמתית באופן חסר תקדים. לפי נתוני החוקרים, המערכת החדשה הצליחה להניע את המחזיק מהר פי שלושה ולייצר כוח גדול פי 30 בהשוואה לגרסה שבה השריר היה מחובר ישירות, ללא גידים - וכל זאת תוך שימור הביצועים לאורך אלפי מחזורי כיווץ והרפיה. המשמעות ההנדסית היא שעתה ניתן להשיג אותה רמת עבודה בעזרת כמות קטנה יותר של רקמת שריר, כלומר להעלות משמעותית את יחס ההספק‑משקל של הרובוט ולהפוך אותו ליעיל וקל יותר.
ברקע לפרויקט עומד חזון רחב יותר של רובוטים המופעלים בידי שריר חי - כאלה המסוגלים להתחזק עם הזמן דרך "אימון", ואף להתאושש מנזקים מסוימים, בדומה לרקמות ביולוגיות בגוף. שילוב גידים מלאכותיים מודולריים מאפשר, לדבריהם, לבנות "יחידות כוח" סטנדרטיות שניתן לשלב במגוון שלדים רובוטיים, מזרועות זעירות לניתוחים זעיר‑פולשניים ועד מכונות אוטונומיות הפועלות במעמקי האוקיינוס או באזורים מוכי אסון.
במקביל, הצוות שוקד על פיתוח שכבות הגנה דמויות‑עור ורכיבים ביולוגיים נוספים, כדי לקרב את הרובוטים הביו‑היברידיים משלב ההדגמה המעבדתית לשימושים מעשיים ברפואה, בתעשייה ובחקר סביבות קיצון.
0 תגובות