Det finnes guder roboter laget av krepsdyr. «Skallene» av krepsdyr, kalt eksoskjeletterblir de vanligvis kastet etter matforedlingsprosessen. Takket være Computational Robot Design and Fabrication Lab (CREATE lab) ved Federal Institute of Technology i Lausanne (EPFL), kan de imidlertid få et nytt liv.
I studien «Dead Matter, Living Machines» publisert i Advanced Science på slutten av 2025, viste CREATE Lab hvordan eksoskelettene til engangsscampi kan bli komponenter av roboter i stand til svømme, gripe gjenstander Og manipulere miljøet. Resultatene er svært lovende: Ved å integrere syntetiske komponenter som «kunstige sener», silikondeksler og motoriserte baser, kan et eksoskjelett som veier bare 3 gram manipulere gjenstander som veier opptil en halv kilo, løfte forskjellige former og bli «finnen» til en robot som er i stand til å svømme med 11 cm per sekund. Det er imidlertid fortsatt en lang vei å gå for å transformere denne ideen til en teknologi som kan brukes i industriell skala.
La oss se hvordan studien var strukturert, hvilke resultater de oppnådde og hvilke begrensninger det fortsatt eksisterer.
Studien om integrering av scampi-eksoskjeletter i roboter
Denne studien passer inn i trenden med nekrobotisket forskningsfelt som bruker deler av døde organismer som robotkomponenter. Denne tilnærmingen kan virke merkelig, men den har noen viktige fordeler. På den ene siden lar det oss ikke ta opp de etiske og vedlikeholdsproblemene knyttet til bruken av levende organismer i robotikk, på den andre siden lar det oss gjenbruke de som ville ha vært matsvinnsom i dette tilfellet eksoskjeletter av scampi.
CREATE-laboratoriet bestemte seg for å bruke scampi-eksoskjeletter både for deres utrolige tilgjengelighet som matavfall og for deres strukturelle egenskaper. DE’magen til scampiene (Nephrops norvegicus), har en struktur sammensatt av seks stive segmenter, forbundet med hverandre ved hjelp av fleksible membranersom de tillater svært raske og komplekse bevegelser. Denne balansen mellom stivhet og fleksibilitet gjør at segmentene kan bevege seg nesten uavhengig, og produserer svært raske vendinger. I naturen brukes den av scampi for å unnslippe rovdyr, men den kan vise seg like nyttig i robotfeltet.
For å gjøre eksoskelettene til en effektiv del av robotenhetene, fortsatte teamet på denne måten: etter å ha kjøpt veldig normalt frossen scampitint de dem, skilte halene, kokte dem i kokende vann i to minutter og tømte dem helt. Eksoskjelettene som ble oppnådd på denne måten ble deretter «forsterket» med syntetiske komponenter. Spesielt er følgende lagt til:
- kunstige sener i elastiske materialer, plassert både langs eksoskjelettet og inne i det for å kontrollere bevegelsen, litt som strengene til en marionett;
- et lag beskyttende silikondesignet for å øke levetiden til biologisk materiale.
Alt ble til slutt montert på annerledes motoriserte baserdesignet basert på robotapplikasjonen som skal testes.
Biohybridroboter kan flytte gjenstander, gripe dem og bevege seg gjennom vann
Ved å bruke dette rammeverket utviklet teamet tre forskjellige robotapplikasjoneralt fra et enkelt eksoskjelett på bare 3 gram:
- Flytte: Montert på en robotarm kan eksoskjelettet tilpasse grepet til gjenstander av forskjellige former og materialer. I tester klarte den å flytte veldig varierte gjenstander: fra en 20 grams highlighter til 43 grams ruller med tape, opp til vekter på ca. 500 gram.
- Gripe: Ved å bruke to eksoskjeletter montert en tanglaget laget et system som var i stand til å gripe veldig forskjellige gjenstander: en tomat, en markør eller et AirPods-deksel. Ved å variere arrangementet av de kunstige senene klarte de også å endre type grep, noe som gjorde det tilpasset til uregelmessige former.
- Svømme: Koble to eksoskjeletter til ett flytende plattform som om de var finner, laget teamet en liten robot som var i stand til å svømme i en tre meter lang tank med hastigheten 11 cm per sekund.
Et spesielt interessant resultat gjelder varighet av biologiske komponenter. Som du lett kan forestille deg, har alle «bio»-komponentene til disse robotene en begrenset levetid, gitt av naturlig nedbrytning. Uten noen behandling er et eksoskjelett brukbart i omtrent fem timer før det tørker ut og stivner. Med silikonbelegget er imidlertid varighet kan komme til nesten 40 timeret bemerkelsesverdig resultat for denne typen hybridsystemer.
Når bruken er ferdig, kan eksoskjelettet kasseres eller etterlates for å brytes ned naturlig, mens de syntetiske komponentene gjenvinnes og gjenbrukes.
Grensene for denne teknologien
Til tross for de lovende resultatene gjenstår flere hindringer før systemer av denne typen kan tas i bruk i stor skala.
Den viktigste gjelder biologisk variasjon. Hver scampi er forskjellig fra de andre, og derfor har hvert eksoskjelett også små variasjoner i form og struktur. I ingeniørsammenheng kan imidlertid selv minimale forskjeller kompromittere repeterbarheten og presisjonen til ytelsen.
For å overvinne denne grensen vil det være nødvendig å utvikle systemer kompensasjon og tilpasningi stand til automatisk å korrigere morfologiske variasjoner mellom ett eksoskjelett og et annet. Ytterligere forbedringer vil også være nødvendig holdbarhet og motstand av biologiske komponenter.
Til tross for disse begrensningene sa lederen av forskningsgruppen, Josie Hughes, at hun ser interessante utsikter:
Selv om naturen ikke nødvendigvis gir den optimale formen, overgår den fortsatt mange kunstige systemer og gir verdifull innsikt for design av funksjonelle maskiner
Den neste utfordringen blir å forstå hvilke andre eksoskjeletter som kan gjenbrukes med samme tilnærming.
