Механическое щупальце поможет хирургам в проведении операций

Осьминоги давно удивляют людей своей необычайной ловкостью, с которой они проникают в маленькие отверстия и достают щупальцами пищу из самых труднодоступных уголков. Неудивительно, что инженеры нередко рассматривают «руки» головоногих моллюсков в качестве прообраза роботизированных манипуляторов.

На протяжении десяти лет Министерство обороны США финансировало работы по созданию целого робота-осьминога, способного перемещаться под водой, мягко захватывать и перемещать предметы. В силу различных обстоятельств октобот так и не был построен, но учёные из разных стран, работавшие над этим проектом, использовали некоторые разработки для своих собственных исследований.

механическое щупальце поможет хирургам в проведении операций

Например, команда из итальянского Института биоробототехники (L’Istituto BioRobotics) создала механическое щупальце, с помощью которого можно аккуратно поднимать и удерживать внутренние органы во время операции. Мягкий и эластичный манипулятор может вытягиваться и изгибаться, но при необходимости становится твёрдым и сохраняет форму.

Устройство состоит из двух смежных модулей из эластомера, внутри каждого из которых помещены три цилиндрические камеры. Накачивая камеры воздухом в определённом порядке, можно сгибать и растягивать модули в любом направлении. Чтобы мягкая рука в одно мгновение становилась твёрдой, исследователи поместили внутрь внешней оболочки гранулированный наполнитель. При откачивании воздуха гранулы спрессовываются, и наружная мембрана приобретает жёсткость. Это похоже на кофе в вакуумной упаковке, которая кажется твёрдой, пока не нарушена оболочка.

механическое щупальце поможет хирургам в проведении операций

«Человеческое тело представляет собой весьма сложную и не структурированную среду, где возможности осьминога могут обеспечить некоторое преимущество по сравнению с традиционными хирургическими инструментами, — говорит в пресс-релизе ведущий автор исследования Томмасо Ранзани (Tommaso Ranzani). — Как правило, осьминог не имеет жестких структур и, благодаря этому, он адаптирует форму своего тела к окружающей среде. Без жёсткой скелетной поддержки восемь очень гибких и длинных рук могут крутиться, менять длину и сгибаться в любом направлении в любой точке».

Во время тестов манипулятор сгибался под углом до 255 градусов, вытягивался на 62% от своей первоначальной длины и увеличивал жёсткость с 60% до 200%. Чтобы продемонстрировать возможности устройства в ходе хирургической операции, исследователи захватывали и перемещали заполненные водой воздушные шары.

«Хирургические задачи часто требуют одновременного использования нескольких специализированных инструментов, таких как захваты, ранорасширители, диссекторы и системы технического зрения, — объясняет Ранзани. — Мы считаем, что наше устройство является первым шагом к созданию инструмента, который способен выполнять все эти задачи, а также добраться до отдалённых участков тела и безопасно поддерживать органы вокруг места проведения операции».

Подробнее с работой манипулятора можно познакомиться в статье, опубликованной в издании Bioinspiration and Biomimetics.

Ссылка на источник