Les araignées sont incroyables. Ils sont utiles même quand ils sont morts.
Les ingénieurs en mécanique de l’Université Rice montrent remark transformer des araignées décédées en pinces mécaniques capables de se fondre dans les environnements naturels tout en ramassant des objets, comme d’autres insectes, qui les dépassent.
Pourquoi?
« Il se trouve que l’araignée, après sa mort, est l’architecture parfaite pour les pinces à petite échelle d’origine naturelle », a déclaré Daniel Preston de la George R. Brown Faculty of Engineering de Rice.
Une étude en libre accès dans Superior Science décrit le processus par lequel Preston et l’auteur principal Faye Yap ont exploité la physiologie d’une araignée dans un premier pas vers un nouveau domaine de recherche qu’ils appellent « nécrobotique ».
Le laboratoire de Preston est spécialisé dans les systèmes robotiques mous qui utilisent souvent des matériaux non traditionnels, par opposition aux plastiques durs, aux métaux et à l’électronique. « Nous utilisons toutes sortes de nouveaux matériaux intéressants comme les hydrogels et les élastomères qui peuvent être activés par des choses comme les réactions chimiques, la pneumatique et la lumière », a-t-il déclaré. « Nous avons même des travaux récents sur les textiles et les vêtements.
« Ce domaine de la robotique douce est très amusant car or truck nous pouvons utiliser des styles d’actionnement et de matériaux jusqu’alors inexploités », a déclaré Preston. « L’araignée tombe dans cette ligne d’enquête. C’est quelque selected qui n’a pas été utilisé auparavant mais qui a beaucoup de potentiel. »
Contrairement aux humains et aux autres mammifères qui bougent leurs membres en synchronisant les muscular tissues opposés, les araignées utilisent l’hydraulique. Une chambre près de leur tête se contracte pour envoyer du sang aux membres, les forçant à s’étendre. Lorsque la pression est relâchée, les jambes se contractent.
Les cadavres que le laboratoire de Preston a mis en assistance étaient des araignées-loups, et les assessments ont montré qu’ils étaient capables de soulever de manière fiable additionally de 130% de leur propre poids corporel, et parfois beaucoup furthermore. Ils ont demandé aux pinces de manipuler une carte de circuit imprimé, de déplacer des objets et même de soulever une autre araignée.
Les chercheurs ont noté que les petites araignées peuvent transporter des rates furthermore lourdes par rapport à leur taille. Inversement, as well as l’araignée est grande, in addition la charge qu’elle peut supporter est petite par rapport à son propre poids corporel. Les recherches futures impliqueront probablement de tester ce idea avec des araignées plus petites que l’araignée-loup, a déclaré Preston.
Yap a déclaré que le projet a commencé peu de temps après que Preston a créé son laboratoire au département de génie mécanique de Rice en 2019.
« Nous déplacions des objets dans le laboratoire et nous avons remarqué une araignée recroquevillée au bord du couloir », a-t-elle déclaré. « Nous étions vraiment curieux de savoir pourquoi les araignées se recroquevillent après leur mort. »
Une recherche rapide a trouvé la réponse : « Les araignées n’ont pas de paires de muscle tissue antagonistes, comme les biceps et les triceps chez l’homme », a déclaré Yap. « Ils n’ont que des muscular tissues fléchisseurs, qui permettent à leurs jambes de se recroqueviller, et ils les étendent vers l’extérieur par pression hydraulique. Lorsqu’ils meurent, ils perdent la capacité de pressuriser activement leur corps. C’est pourquoi ils se recroquevillent.
« A l’époque, nous pensions, ‘Oh, c’est super intéressant.’ Nous voulions trouver un moyen de tirer parti de ce mécanisme », a-t-elle déclaré.
Les valves internes dans la chambre hydraulique des araignées, ou prosoma, leur permettent de contrôler chaque jambe individuellement, et cela fera également l’objet de recherches futures, a déclaré Preston. « L’araignée morte ne contrôle pas ces vannes », a-t-il déclaré. « Ils sont tous ouverts. Cela a joué en notre faveur dans cette étude, car or truck cela nous a permis de contrôler toutes les jambes en même temps. »
La mise en put d’une pince araignée était assez straightforward. Yap a puisé dans la chambre du prosoma avec une aiguille, la fixant avec un peu de superglue. L’autre extrémité de l’aiguille était connectée à l’un des bancs d’essai du laboratoire ou à une seringue à main, qui délivrait une quantité infime d’air pour activer les jambes presque instantanément.
Le laboratoire a fait subir à une ex-araignée 1 000 cycles d’ouverture-fermeture pour voir dans quelle mesure ses membres résistaient et l’ont trouvée assez robuste. « Il commence à subir une certaine usure alors que nous approchons de 1 000 cycles », a déclaré Preston. « Nous pensons que cela est lié à des problèmes de déshydratation des articulations. Nous pensons que nous pouvons surmonter cela en appliquant des revêtements polymères. »
Qu’est-ce qui transforme le travail du laboratoire d’une cascade interesting en une technologie utile ?
Preston a déclaré que quelques purposes nécrobotiques lui étaient venues à l’esprit. « Il y a beaucoup de tâches de pick-and-location que nous pourrions examiner, des tâches répétitives comme le tri ou le déplacement d’objets à ces petites échelles, et peut-être même des choses comme l’assemblage de la microélectronique », a-t-il déclaré.
« Une autre software pourrait être de le déployer pour capturer des insectes plus petits dans la character, automobile il est intrinsèquement camouflé », a ajouté Yap.
« En outre, les araignées elles-mêmes sont biodégradables », a déclaré Preston. « Nous n’introduisons donc pas un gros flux de déchets, ce qui peut être un problème avec des composants in addition traditionnels. »
Preston et Yap sont conscients que les expériences peuvent ressembler à des cauchemars pour certaines personnes, mais ils ont dit que ce qu’ils faisaient ne constituait pas une réanimation.
« Bien qu’il semble qu’il ait pu revenir à la vie, nous sommes certains qu’il est inanimé, et nous l’utilisons dans ce cas strictement comme un matériau dérivé d’une araignée autrefois vivante », a déclaré Preston. « Cela nous fournit quelque selected de vraiment utile. »
Les co-auteurs de l’article sont les étudiants diplômés Zhen Liu et Trevor Shimokusu et le boursier postdoctoral Anoop Rajappan. Preston est professeur adjoint de génie mécanique.
Rice et un prix d’opportunité de recherche pour les diplômés en technologie spatiale de la NASA ont soutenu la recherche.
Vidéo : https://youtu.be/1JOS6hMHIUM
