Сучасна технологія виробництва особливо чистих продуктів, різні процеси в мікроелектроніці, фармацевтика і багато інших проривні технології вимагають все більш точного і, головне постійного контрольного устаткування, яке працює без контакту з об'єктом вимірювань

Біо-медичні технології вимагають більш простих технологічних контрольних та моніторингових рішень, одним з головних умов яких є можливість стабільної і точної роботи без безпосереднього контакту з контрольованим об'єктом

Останнім часом найбільш масові вимірювальні операції, такі, як наприклад, аналіз та експрес аналіз крові, прагнуть максимально спростити і виконувати без втручання в підконтрольну середу

Робототехнічні пристрої вимагають все більш досконалих сенсорів для систем зворотного зв'язку, що змушує винахідників та інноваційних інтерпретаторів білогіческіе об'єктів постійно шукати аналоги вирішення своїх проблем в модульних природних біо-механічних і більш складних і багатофункціональних біо-інтеграційних композиційних рішеннях

Далі наводяться найбільш вдалі з таких рішень:

Інженери створили гнучкий пристрій для імітації відчуттів дотику. Робота з описом пристрою опублікована в журналі Nanotechnology, її короткий зміст наводить ScienceNow.

Пристрій складається із золотих електродів, закріплених на гнучкому полімері. Шар золота для виготовлення електродів автори наносили на тонку смужку силікону, і отриманий "сендвіч" закріплювали на сітці еластичного полімеру.

Потім полімер з електродами переносили на товсту силіконову основу і вивертали отримане пристрій навиворіт так, щоб золоті електроди опинилися всередині.

За словами творців, якщо помістити в пристрій палець, то струм, що проходить по електродів, викликає в подушечках пальців відчуття поколювання. Автори стверджують, що керуючи струмом, в майбутньому можна буде імітувати дотику до поверхонь різної фактури а також відчуття тепла і холоду.

Робота стосується насамперед методики виготовлення гнучкого пристрої та закріплення на ньому електродів, а не управління електростимуляцією. Для того, щоб навчитися передавати різні фактури і відчуття, знадобляться додаткові дослідження.

Раніше інша група інженерів представила пристрій, що виконує зворотну функцію - датчик дотиків. На його створення авторів надихнуло будова волосків, що закріплюють надкрила жуків.

Дві вкриті ворсинками пластини датчика виявилися дуже чутливі до тиску, оскільки воно змінювало поверхню контакту між ними

Дуже часто виняткова чутливість створених еквівалентів природних біологічних об'єктів перевершує всі наявні уявлення про це

Інженери створили чутливий сенсор дотиків, який здатний розрізняти тиск, зрушення і кручення. Робота опублікована в журналі Nature Materials, а її короткий зміст наводить Nature News.

На створення сенсора вчених надихнула система фіксації надкрил у деяких жуків. Вона складається з ворсинок, які замикаються один з одним, коли надкрила комах закриті і перебувають у спокої.

В якійсь мірі система нагадує застібки-липучки з тією різницею, що не має гачків - ворсинки з'єднуються один з одним тільки за рахунок поверхневих Ван-дер-ваальсових взаємодій.

Подібним же чином влаштований і датчик, створений інженерами з Сеульського Національного Університету. Він складається з двох полімерних пластин, що несуть ворсинки, висота яких становить близько мікрометра, а діаметр в десять разів менше. На ворсинки напилюється металеве покриття, яке робить їх поверхню проводить.

Дві пластини з'єднуються один з одним ворсистими сторонами лицем до лиця і приєднуються до датчика опору. Ток може відносно вільно проходити з однієї пластини на іншу, а опір залежить від загальної площі зіткнення між ворсинками.

При найменшій зміні положення ворсинок опір змінюється, що і є основою роботи датчика.

Створений авторами прототип виявився здатний фіксувати тиск всього в 5 паскаль, що відповідає впливу тіла вагою в 510 грам на площу в один квадратний метр. Унікальність сенсора полягає в тому, що, аналізуючи зміну опору, автори навчилися розрізняти різні способи механічної дії: тиск, зрушення і кручення.

Таким же властивістю володіє і шкіра тварин, але штучні сенсори до сих пір були на це не здатні.

Інженери продемонстрували здатності прототипу, записавши переміщення по ньому сонечка і протягом краплі води. Крім того, при установці на зап'ясті людини, детектор виявився здатний визначати пульс.

Раніше інша група інженерів навчила роботів розрізняти поверхні, текстуру яких не може відрізнити навіть людина. Розробка спиралася на звичайні, комерційно доступні сенсори і стосувалася тільки оптимізації алгоритмів, за допомогою яких роботи обмацують матеріали та аналізують отримані дані.

Вчені розробили метод дотику, дозволяє роботам розрізняти подібні по текстурі поверхні краще, ніж це роблять люди. Робота опублікована в журналі Frontiers in Neurorobotics, її короткий зміст можна прочитати на сайті Університету Південної Каліфорнії.

Дослідники зібрали тестового робота з комерційно доступних компонентів і зайнялися створенням програмного забезпечення, яке дозволило б йому максимально достовірно розрізняти подібні поверхні.

Тактильний сенсор, на основі якого відбувалося дотик, імітував будову людського пальця. Зовні він був покритий еластичною "шкірою", що несе папілярні візерунки, а всередині був заповнений рідиною.

Всередині знаходилися датчики тепла, сили і тиску. Коли штучний палець ковзав по поверхні, в рідині виникали коливання, які записувалися нагадує мікрофон датчиком.

Дотик завжди пов'язане з дослідницьким рухом. Для розрізнення поверхонь людина завжди обмацує цікавить предмет. Без таких рухів в пальці не виникає коливань, що дають необхідну інформацію про фактуру поверхні.

Щоб навчити роботів обмацувати предмети, отримуючи при цьому максимум інформації, вчені звернулися до теорії ймовірностей і теоремі Байеса. Вона дозволяє на основі непрямих даних, які можуть бути не точними (результати обмацування), визначити ймовірність події (наявність тієї чи іншої поверхні).
Спочатку автори навчали робота на тестовій збірці з 117 матеріалів, а потім запропонували йому визначити один з них за допомогою обмацування.

Виявилося, що для розрізнення поверхонь з вірогідністю в 95 відсотків, роботу було достатньо здійснити всього п'ять тактильних рухів. Якщо кількість рухів не було обмежено, то ймовірність правильного визначення поверхні досягала 99,6 відсотка, що, за словами вчених, перевищує здібності людини.
Розроблена методика може стати в нагоді для створення протезів, здатних відчувати текстуру поверхні. Також з її допомогою можна буде виготовляти роботів, наділених дотиком.

Також величезний інтерес викликають питання динаміки і руху, які в біологічних об'єктах вирішені природою в самому лаконічному та ефективному вигляді

Група японських інженерів створила робота, здатного рухатися по градієнту, подібно тому, як це роблять слизовики. Робота опублікована в журналі Advanced Robotics, її огляд наводить сайт PhysOrg.com.

Своїм завданням інженери поставили створення робота, моделює рух по градієнту, без попередньо обраного напрямку. Робот складався з наповненого повітрям мішка, до якого по периметру були приєднані циліндричні рухові елементи.

Кожен з них був з'єднаний з двома найближчими за допомогою пружин, забезпечених датчиками розтягування і моторами, які могли натягувати пружину.

Рухові елементи могли знаходитися в двох режимах - або закріплюватися на поверхні за допомогою електромагнітів, або вільно ковзати.

Кожен руховий елемент індивідуально управлявся спеціальними осциляторами. Їх робота залежала тільки від положення рухового елемента в координатах модельованого градієнта. Ніякої централізованої системи управління або програми робот не мав.

За своєю будовою робот нагадував одночасно і примітивних багатоклітинних - слизовиків і навіть одноклітинних амеб. Протоплазмі, актин-миозинового комплексам і якірним білків у робота відповідали повітряний мішок, натягуємо пружини і електромагніти.

Відсутність необхідності централізованого управління рухом виявилося не єдиним оригінальним властивістю моделі. В наводиться авторами комп'ютерному моделюванні видно, що, завдяки своїй пластичності, робот може розтягуватися, протискуючись крізь вузькі щілини, а потім відновлювати вихідну форму.

Робототехніки давно використовують живі організми як прототип для своєї роботи. Машина, що моделює самий древній і примітивний тип біологічного руху, з'явилася вже після того, як були створені роботи, наслідують руху людини, чотириногих ссавців, гусениць і комах.

Особливий інтерес представляють роботи по створенню та імітації гнучких робототехнічних систем, які в дальнейщшем зможуть поєднуватися з операторами в системах автоматизованого виробництва і, особливо, в гнучких виробничих автоматизованих роботах і модулях
Вчені з Гарвардського університету представили гнучкого робота з чотирма кінцівками-щупальцями, передає Associated Press.

Тіло робота має X-подібну форму і виготовлено з еластичних полімерів. У центральній частині його тулуба і в кожній кінцівки знаходяться камери. Послідовно подаючи в них повітря через з'єднані гнучку трубку, оператор призводить робота в рух.

Робот може переміщатися різними способами. Манера його руху залежить від того, в якій послідовності повітря надходить в тулуб і кінцівки.

Творці заявляють, що у "м'якотілого" робота є відразу кілька переваг перед традиційними роботами з твердих матеріалів. Завдяки здатності до деформації він може проникати у вузькі щілини (в ході випробувань "кальмар" проліз в щілину в два сантиметри заввишки). Низький центр ваги робить його більш стійким.

Робот налічує 13 сантиметрів в довжину. New Scientist уточнює, що в майбутньому його розробники планують випустити більшу версію. Вона не вимагатиме приєднання трубки: в камери буде надходити газ з балона на тілі робота.

Робота сконструювали вчені з Гарвардського університету під керівництвом хіміка Джорджа Уайтсайдса (George Whitesides). Дослідники заявили, що за зразок вони взяли кальмара і морську зірку. Звіт про робота була опублікована в американському науковому журналі PNAS.

При розробці нових інноваційних виробничих систем вкрай важливо мати уявлення про новітні досягнення в області аналогового відтворення суб'єктів біосфери

Знання та вміле їх застосування процесу формування інноваційних рішень може істотно скоротити витрати і ще більш істотно підняти ефективність розробок