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Arriva la Necrobotica: utilizzare un ragno morto come pinze di precisione

Uno studio ad accesso aperto di Advanced Science delinea il processo mediante il quale si possa sfruttare un ragno morto, verso una nuova area di ricerca che chiamano “necrobotica”. Nello specifico il ragno morto è stato utilizzato come una pinza di precisione.

Il Preston Innovation Laboratory della Rice University è specializzato in sistemi robotici che spesso utilizzano materiali non tradizionali, al contrario di plastica dura, metalli ed elettronica. 

“Utilizziamo tutti i tipi di nuovi materiali interessanti come idrogel ed elastomeri che possono essere attivati ​​da cose come reazioni chimiche, pneumatica e luce”, ha affermato. “Abbiamo anche alcuni lavori recenti su tessuti e dispositivi indossabili. Questa area della robotica è molto divertente perché possiamo utilizzare tipi di materiali precedentemente mai sfruttati”, ha affermato Preston. “Il ragno è stato utilizzato in questa direzione. È qualcosa che non è stato utilizzato prima, ma ha un grande potenziale”.

A differenza delle persone e di altri mammiferi che muovono gli arti sincronizzando i muscoli opposti, i ragni usano l’idraulica. Una camera vicino alle loro teste si contrae per inviare sangue agli arti, costringendoli ad estendersi. 

Quando la pressione viene alleviata, le gambe si contraggono. 

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Faye Yap, studentessa laureata alla Rice University, con un ragno lupo deceduto. Yap attacca i ragni a un ago e alimenta l’aria nei loro arti per fungere da pinza necrobotica. Foto di Brandon Martin

I cadaveri del laboratorio di Preston messi in servizio erano i ragni lupo e i test hanno dimostrato che erano in grado di sollevare in modo affidabile più del 130% del proprio peso corporeo, e talvolta molto di più. 

Hanno chiesto alle pinze di manipolare un circuito stampato, spostare oggetti e persino sollevare un altro ragno.  

I ricercatori hanno notato che i ragni più piccoli possono trasportare carichi più pesanti rispetto alle loro dimensioni. 

Al contrario, più grande è il ragno, minore è il carico che può sopportare rispetto al proprio peso corporeo. La ricerca futura svilupperò una PoC con ragni più piccoli del ragno lupo, ha detto Preston.

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Yap ha affermato che il progetto è iniziato poco dopo che Preston ha istituito il suo laboratorio nel Dipartimento di ingegneria meccanica della Rice nel 2019.

Un'illustrazione mostra il processo mediante il quale gli ingegneri meccanici della Rice University trasformano i ragni defunti in pinze necrobotiche, in grado di afferrare oggetti quando attivate dalla pressione idraulica.  Per gentile concessione del Preston Innovation Laboratory
Un’illustrazione mostra il processo mediante il quale gli ingegneri meccanici della Rice University trasformano i ragni defunti in pinze necrobotiche, in grado di afferrare oggetti quando attivate dalla pressione idraulica. (Credito: Preston Innovation Laboratory)

“Stavamo spostando delle cose nel laboratorio e abbiamo notato un ragno raggomitolato sul bordo del corridoio”, ha detto. “Eravamo davvero curiosi di sapere perché i ragni si rannicchiano dopo la morte.”

Una rapida ricerca ha trovato la risposta: “I ragni non hanno coppie muscolari antagoniste, come bicipiti e tricipiti negli esseri umani”, ha detto Yap. “Hanno solo muscoli flessori, che consentono alle gambe di piegarsi all’interno, e le estendono verso l’esterno grazie alla pressione idraulica. Quando muoiono, perdono la capacità di pressurizzare attivamente i loro corpi. Ecco perché si rannicchiano. 

“A quel tempo, stavamo pensando, ‘Oh, questo è super interessante.’ Volevamo trovare un modo per sfruttare questo meccanismo”

ha affermato.

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Daniel Preston e Faye Yap.  Foto di Brandon Martin
Daniel Preston e Faye Yap. Foto di Brandon Martin

Le valvole interne nella camera idraulica dei ragni, o prosoma, consentono loro di controllare ciascuna gamba individualmente e questo sarà anche oggetto di ricerche future, ha affermato Preston. “Il ragno morto non controlla queste valvole”, ha detto. “Sono tutti aperti. Questo ha funzionato a nostro favore in questo studio, perché ci ha permesso di controllare tutte le gambe contemporaneamente”.

L’installazione di una pinza per ragno è stata abbastanza semplice. Yap ha picchiettato nella camera del prosoma con un ago, attaccandolo con una piccola quantità di supercolla. L’altra estremità dell’ago era collegata a uno dei banchi di prova del laboratorio o a una siringa portatile, che erogava una piccola quantità d’aria per attivare le gambe quasi istantaneamente. 

Il laboratorio ha lavorato su un ragno morto attraverso 1.000 cicli di apertura-chiusura per vedere quanto bene reggessero i suoi arti e lo ha trovato abbastanza robusto. “Comincia a subire un po’ di usura quando ci avviciniamo a 1.000 cicli”, ha detto Preston. “Pensiamo che sia correlato a problemi di disidratazione delle articolazioni. Pensiamo di poterlo superare applicando rivestimenti polimerici”.

Cosa trasforma il lavoro del laboratorio da una bella trovata in una tecnologia utile?

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Preston ha detto che gli sono venute in mente alcune applicazioni necrobotiche. 

“Ci sono molte attività pick-and-place in cui potremmo esaminare, attività ripetitive come lo smistamento o lo spostamento di oggetti su queste piccole scale e forse anche cose come l’assemblaggio di microelettronica”

ha affermato. 

“Un’altra applicazione potrebbe essere implementarla per catturare insetti più piccoli in natura, perché è intrinsecamente mimetizzata”, ha aggiunto Yap. 

Una pinza viene utilizzata per sollevare un ponticello e interrompere un circuito su una breadboard elettronica, spegnendo un LED.  Per gentile concessione del Preston Innovation Laboratory
Una pinza viene utilizzata per sollevare un ponticello e interrompere un circuito su una breadboard elettronica, spegnendo un LED. Per gentile concessione del Preston Innovation Laboratory

“Inoltre, i ragni stessi sono biodegradabili”, ha detto Preston. “Quindi non stiamo introducendo un grande flusso di rifiuti, che può essere un problema con componenti più tradizionali”.

Preston e Yap sono consapevoli che gli esperimenti potrebbero suonare ad alcune persone come roba da incubi, ma hanno detto che quello che stanno facendo non si qualifica come rianimazione. 

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“Nonostante sembri che potrebbe essere tornato in vita, siamo certi che sia inanimato e in questo caso lo stiamo usando rigorosamente come materiale derivato da un ragno un tempo vivente”, ha detto Preston. “Ci sta fornendo qualcosa di veramente utile.”

I coautori dell’articolo sono gli studenti laureati Zhen Liu e Trevor Shimokusu e il collega post-dottorato Anoop Rajappan. Preston è un assistente professore di ingegneria meccanica.