Robot człowiek, robot pies, robot kuchenny, ale robot dżdżownica... to chyba przesada? Niekoniecznie, jak wyjaśniają na łamach najnowszego numeru „Scientific reports” inżynierowie z Istituto Italiano di Tecnologia w Genui. Robot-człowiek, robot-pies, robot kuchenny… ale robot-dżdżownica to już chyba przesada. Niekoniecznie, jak wyjaśniają na łamach najnowszego numeru „Scientific reports” inżynierowie z Istituto Italiano di Tecnologia w Genui. Mówisz – robot, myślisz – android. Co poradzić, że nawet gdy oglądamy „Gwiezdne wojny”, myślimy, że robotem jest zasadniczo C-3PO, a R2D2 to taki gadający odkurzacz? Jednak robotyka to nauka konstruująca mechanizmy zdolne do automatycznej pracy po zaprogramowaniu, które to urządzenia częściej nie przypominają człowieka, niż w jakikolwiek sposób są do niego podobne. Nawet wtedy, gdy mają go zastąpić, zwłaszcza w takiej pracy, którą mu ciężko wykonywać.Czasem człowiek byłby zmuszony wejść do ciemnych pieczar i jam, i szukać tam na i w dnie czego lub badać, eksplorować na powierzchniach Księżyca czy Marsa pod nimi, przeciskać się przez szparki, ratując w ten sposób komuś życie… jednym słowem wciskać się, a nawet ryć.Zdolność do rycia jest jednym z najciekawszych ewolucyjnie sposobów życia i pojawiła się tak dramatycznie na naszej planecie, że aż całą erę geologiczną – Paleozoik – określa się ze względu właśnie na pojawienie się u jego zarania, jakieś 530-540 mln lat temu, stworzeń, które przypominały dzisiejsze pierścienice. Najbardziej nam znaną pierścienicą jest dżdżownica. Skąposzczety, które reprezentuje ona taksonomicznie na lekcjach biologii, nie są wprawdzie aż tak wiekowe, ale spokojnie pamiętają, gdy na Ziemi był jeszcze Trias i ewoluowały pierwsze dinozaury.Dżdżownica jest nam objaśniana dokumentnie już w podstawówce, nie tylko dlatego, że jest dowodem na gigantyczny skok ewolucyjny. Ma wszak segmentowaną budowę ciała, czyli pierścienie ujętych w nazwie całego typu, co ją dramatycznie odróżnia od wcześniejszych ewolucyjnie robaków. W dodatku ma zamknięty układ krwionośny i należy do typu stworzeń, z których rozwinęli się i nasi strunowi przodkowie i przodkowie późniejszych bezkręgowców, np. stawonogi. Do kompletu jest pożyteczna, bo jak już ryje w ziemi, to ją użyźnia.Choć ma obrączkę nerwową okołoprzełykową, czyli jej układ nerwowy ulega pewnej koncentracji w obszarze głowowym, zatem jest pierwszym typem stworzenia, które dałoby się nawet wytresować, trudno wyobrazić sobie armię wyszkolonych dżdżownic eksplorujących dla nas podglebie Marsa czy przeszukujących ciemne zakamarki w leśnym podszycie albo wreszcie osady denne zbiorników wodnych.Można jednak spokojnie wyobrazić sobie armię robotów wyglądających i funkcjonujących jak dżdżownice, czyli np. długości od 1 cm do 1 m, a średnicy w przedziale 1-20 mm, które będą miały nieliczne szczecinki umieszczone dość regularnie na powierzchni ciała. Niech ryje nawet na dwa metry w głąb, jak to potrafi niejedna dżdżownica w niejednej glebie.Nawet jeśli nie każdy z nas umie to sobie wyobrazić, na szczęście nie zabrakło imaginacji i talentu twórczego inżynierom z Istituto Italiano di Tecnologia w Genui należących do grupy pod jakże wymowną nazwą „BioInspired Soft”, koordynowanej przez prof. Barbarę Mazzolai.Jak donoszą na łamach najnowszego „Scientific reports”, ich inspirowany biologią dżdżownic robot jest w stanie poruszać się dzięki miękkim siłownikom, które wydłużają się lub ściskają, w zależności od tego, czy powietrze jest z nich wyciskane, czy do nich wciągane. Dżdżownica oczywiście nie jest jedynym beznogim stworzeniem lądowym na naszej planecie, ale nie do wiary, jak dotąd niewiele wiemy o mechanizmach, dzięki którym owe zwierzęta kręgowe, a zwłaszcza bazkręgowe się poruszają.Liczne zatem grupy zwierząt beznogich lub ekstremalnie krótkonogich potrafią przy poruszaniu wykorzystywać mięśnie do generowania fal skurczu przemieszczającego się wzdłuż ciała. Gdy zrozumie się mechanikę tego zjawiska, można skonstruować odpowiednio robota i nauczyć go pełzać i np. ryć.Dżdżownice, w przeciwieństwie np. do gąsienic motyla, aby się przemieszczać, wykorzystują naprzemienne skurcze odrębnych warstw mięśni swojego wora skórno-mięśniowego, co generuje wsteczne fale perystaltyczne. Poszczególne segmenty ich ciała (metamery) mają określoną objętość, a zatem ilość wewnętrznego płynu, który kontroluje ciśnienie wewnętrzne, aby wywierać stosowne siły i wykonywać niezależne, zlokalizowane i zmienne wzorce ruchu. Inaczej trzeba się poruszać na powierzchni gleby, co czasem nieuniknione, a inaczej w jej wnętrzu.Ruch tych pierścienic jest wspomagany przez wspomniane wcześniej nieliczne szczecinki, które u różnych gatunków rozmieszczone są rozmaicie, aczkolwiek z dużą, gatunkowo specyficzna regularnością.Zespół badawczy opracował miękki siłownik perystaltyczny (PSA), który realizuje antagonistyczne ruchy: najpierw wydłuża się, gdy powietrze jest do niego pompowane i ściska się, gdy powietrze jest z niego usuwane. Każdy PSA ma elastyczną powłokę, która okrywa stałą objętość wewnętrzną, dokładnie tak, jak to ma miejsce u dżdżownic. Każdy PSA może się maksymalnie wydłużyć o 10,97 mm przy 1 barze nadciśnienia i maksymalne ścisnąć o 11,13 mm przy 0,5 bar podciśnienia.Robotyczna dżdżownica ma jedynie pięć metamerów (modułów PSA) i miękkie łączniki między nimi, niczym w przegubowym autobusie. Prototyp ma 45 cm długości i waży 605 gramów, a na „brzusznej” stronie ma przymocowane specjalne podkładki cierne, przypominające szczecinki skąposzczetów.Robot przemieszcza się z prędkością 1,35 mm/sek. To bardzo szybko, niemal 5 metrów na godzinę. W wyścigach dżdżownic miałby szanse na medal!Jeszcze nie ryje, ale to kwestia niezbędnej i niewątpliwie planowanej ewolucji tej przeciekawej technologii. Chodzenie na odnóżach to nie jedyny sposób poruszania się. Czasem odnóża są tylko przeszkodą.