‫העתיד משנה צורה / סרידהר קוטה‬

מכונות גמישות שבנויות כיחידה אחת יגרמו למכלולי החלקים הקשיחים של ימינו להיראות כמו ענתיקות

ב-1995, ביום גשום אחד, נסעתי באזור אן ארבור שבמישיגן ושקעתי בהרהורים על אודות מגבי השמשה שלי. הייתי אז פרופסור להנדסה מכנית באוניברסיטת משיגן. בשנים שלפני כן ערכתי כמה מחקרים על מה שמכונה בתעשייה “תֶכֶן להרכבה”. המטרה של המחקרים שלי הייתה להפחית את מספר החלקים בכל מכונה נתונה, ועל ידי כך להפחית את עלויות הייצור וההרכבה. תוך כדי עבודה התחלתי לתהות מה יקרה אם נרחיק לכת בתכן להרכבה עד מחשבה הגיונית קיצונית: תכנון מוצרים שאינם דורשים הרכבה כלל. האם נוכל לתכנן זאת?

 

בעודי יושב מאחורי ההגה, הבנתי פתאום שמגבי השמשה הם בגדר בזבוז משווע של השקעה בהנדסה. מסגרת המגב, שמחזיקה את להב הגומי הניתן להחלפה, חייבת להיות גמישה מאוד. עליה להחזיק את הלהב לחוץ אל הזכוכית בעודו חולף הלוך ושוב על פני שטח בעל קימור משתנה. יותר מזה, עליה לעשות זאת בכמה דגמי מכוניות, שלכל אחד מהם גאומטריה שונה של השמשה הקדמית. ומה התשובה שלנו לצורך הזה בגמישות? מערכת מסובכת של מוטות, חיבורים וצירים קשיחים.

 

באותה עת התחלתי להתעניין בנושא נוסף: עיצוב אלסטי או עיצוב תואם, שעוסק בבנייה של מכונות גמישות וחזקות ממספר קטן ככל האפשר של חלקים. עמיתיי ואני כבר הצלחנו לבנות מכונות מיחידה אחת של חומר. לדוגמה, ב-1993 בניתי עם הסטודנטים שלי, ג’ ק’ אננטסורש ולקסמן סגרה, מהדק סיכות אלסטי תואם ללא הרכבה. אבל מגבי השמשה נראו לי מקרה-לדוגמה מושלם. מגב “מונופורמי”, בחתיכה אחת, יבטל לגמרי את הצורך בהרכבה. אם פרויקט כזה יצליח, הוא יהיה יותר מאשר תרגיל במינימליזם הנדסי. רוב העלות בייצור מגבים מקורה בהרכבה. איש בוודאי לא יתפלא שהייצור של מוצרים מורכבים כאלה, תרתי משמע, הועבר מזמן לארצות שבהן שכר העבודה נמוך.

 

עמיתיי ואני לא הגענו מיד לעיצוב של מגב ביחידה אחת. במשך שני העשורים האחרונים, רוב המחקר שלי התמקד בעקרונות כלליים של עיצוב אלסטי: פיתוח הכלים התאורטיים שמהנדסים צריכים כדי לתכנן ולבנות התקנים תואמים. אך בסופו של דבר עיצבנו את המגב. למעשה, השתמשנו בתכנון אלסטי כדי לבנות מגבירי תנועה מונופורמיים זעירים, כנפי מטוסים גמישות, נחשים רובוטיים ומכונות אחרות, ובכל אחד מהם היה משום ביטוי של פרדיגמה הנדסית חדשה שהבשילה.

מכונות חיות

 

למעשה, מכונות תואמות מוכרות לנו יותר ממה שנדמה במבט ראשון. הדוגמה המוקדמת והאלגנטית ביותר היא הקשת: כשמותחים את המיתר, אנרגיה אלסטית מצטברת באִטיות ומשתחררת במהירות כדי לירות את החץ. מנגנון חזק וגמיש זה מסוגל לפעול פעמים רבות באופן מדויק וללא כשלים. דוגמה מודרנית יותר היא פקק של מכל שמפו: זהו התקן מונופורמי שמשלב פקק נוח לפתיחה עם אטם מתברג, ללא ציר מכני נפרד. המלקחיים הרפואיים שמשמשים בבתי חולים הם דוגמה נוספת, מדויקים דיים בשביל חדר ניתוח, ועם זאת זולים דיים כדי להיות חד-פעמיים.

 

העיצובים האלסטיים המוצלחים ביותר נוצרו על ידי הטבע. התחלתי להבין זאת ב-1995, כשקראתי בספריו של סטיבן פוגל, הביולוג הנודע מאוניברסיטת דיוק. בספרים כמו Life’s Devices ו-Cat’s Paws and Catapults, הוא מסביר בבהירות את אופן הפעולה של מנגנונים טבעיים תוך הקבלות להתקנים הנדסיים. ענפי עצים, כנפי ציפורים, רגלי סרטנים וחדקים של פילים, כולם גמישים וחזקים. מרכיביהם גדלים זה מתוך זה, או מחוברים בקשרים חזקים בעלי יכולת התחדשות. הם מסוגלים להתכופף, להתפתל ולהימתח בזכות האלסטיות המובנית שלהם, בשונה ממערכות של גלגלי שיניים, קפיצים ורכיבים נעים.

 

בני האדם צברו ניסיון של אלפי שנים בעיצוב של מבנים חזקים וקשיחים, כגון גשרים ובניינים. בדרך כלל, אנחנו עושים זאת בעזרת חומרים חזקים ונוקשים, ואם הלחצים חזקים מדי, אנחנו פשוט מוסיפים עוד חומר כדי לחזק את המבנה או לחלק את העומס. בשיטות כאלה, נוקשות היא דבר טוב וגמישות היא דבר רע. במבנים קשיחים, הנטייה לעיוות או לשינוי צורה תחת לחץ רצויה רק כשמתכננים עמידות בפני רעידות אדמה.

עיצוב תואם, לעומת זאת, מאמץ בשמחה את שינוי הצורה. אם הלחץ על נקודת כיפוף מסוימת גבוה מדי, אנחנו הופכים אותה לדקה יותר במקום לעבות אותה, מכיוון שהמטרה של המבנה התואם היא לנצל את הגמישות כאמצעי מכני או קינמטי.

במקרה של הפקקים במכלי השמפו, הלחץ ממוקד בקטע הפולימר הדק שמחבר את המכסה לבסיס. המלקחיים החד-פעמיים מבוססים על עיצוב דומה מאוד. כשהלחצים מנותבים לאזור דק ומוגדר היטב, הכיפוף נקרא בשם “תאימות נצברת”. מדענים חקרו את התאימות הנצברת מאז שנות ה-50. לאחרונה נעשו עבודות מצוינות בנושא על ידי אשוק מידהא מאוניברסיטת מיזורי למדע וטכנולוגיה, לארי האוול מאוניברסיטת בריגהאם יאנג, שוריה אווטר מאוניברסיטת מישיגן ומרטין ל’ קולפפר מן המכון הטכנולוגי של מסצ’וסטס (MIT), שהדגימו יישומים של תאימות נצברת במכונות שמצריכות דיוק רב ובהתקנים למיקום חלקיקים ברמת הננו.

לקשת שיורה חִצים, לעומת זאת, אין אזור כיפוף ממוקד: היא מממשת “תאימות מבוזרת” על פני כל אורכה. תאימות מבוזרת חיונית לבנייה של מכונות גמישות שצריכות לעמוד בעומסים גדולים, לדוגמה, כנפיים שצריכות להחזיק מטוס באוויר, או מנועים שחייבים לבצע מיליוני סיבובים ברציפות. כשהתחלתי את מחקריי בתחום, לא הצלחתי למצוא שום בסיס תיאורטי או שיטות כלליות לעיצוב מכונות עם תאימות מבוזרת. מטבע הדברים מיקדתי את מאמציי בנושא זה, והוא שמעסיק אותי עד היום.

להתחיל בקטן

התחלתי לעבוד על מכונות גמישות ביחידה אחת לא מכיוון שהן נראו לי גאדג’טים חדשים ומסקרנים, אלא מכיוון שביישומים מסוימים, עיצוב ללא הרכבה הוא הכרחי. הקריירה שלי התחילה בלמידה של מערכות מכניות גדולות, כגון תמסורות של כלי רכב. עם זאת, בתחילת שנות ה-90 מצאתי את עצמי מעצב מכונות זעירות ממש: מערכות מיקרו אלקטרומכניות (MEMS). מה שהוליך לכך היו הנסיבות של התקופה: חברות תקשורת החלו לפתח מתגים אופטיים בעבור רשתות הסיבים האופטיים, ונעזרו במנועים זערוריים כדי לשנות במהירות זווית של מראות שמנתבות אותות אופטיים לכיוון כזה או אחר. זמן קצר אחרי שהתחלתי לקרוא את ספריו של פוגל ולחקור את העיצוב האלסטי, התחלתי לעבוד על פרויקט בשיתוף עם סטיבן רוג’רס וצוותו במחלקת מערכות המיקרו של המעבדות הלאומיות סנדיה, שבמסגרתו תכנון מונופורמי נראה פתרון מושלם.

סנדיה ביקשה לבנות מנוע לינארי בעל פלט הזזה של עשרה מיקרונים לפחות, אך אילוצי הייצור של מנועים אלקטרוסטטיים הגבילו את התנועה לשני מיקרונים. ידעתי שאי אפשר פשוט למזער תמסורת של גלגלי שיניים, למשל. אפילו אם היינו מוצאים אדם בעל ידיים יציבות דיין להרכבה של גלגלים, צירים ומתלים בגודל של מיקרון או שניים, התוצר המתקבל עדיין לא היה מדויק די הצורך להנדסה מודרנית. בקנה המידה של MEMS, מכונות עם חופש של עשירית מיקרון הן שימושיות בערך כמו צעצועי ילדים. כמו כן, בדומה למעגלים משולבים, התקני MEMS מיוצרים באצוות של עשרות אלפים בשטח שגודלו כגודל ציפורן. משום כך תכננתי מגביר תנועה מונופורמי, שהפיק תנועה של 20 מיקרון כשהוא משולב עם המנוע האלקטרוסטטי.

ב-1998, המנוע והמגבר פעלו היטב. אני זוכר בבירור איך עמדתי במעבדה והתפעלתי מן ההתקן הזעיר. הוא פעל ברציפות במשך יותר מעשרה מיליארדי מחזורים ללא סימני עייפות, אך לטעמי, הדבר המרשים ביותר היה שמגבר התנועה כולו, על מורכבותו וגמישותו, היה עשוי מפיסה אחת ויחידה של פוליסיליקון.

מעופפים גמישים

לתפיסתי, מבין כל הסיבות לכך שבחרתי לעסוק בעיצוב תואם, המושכת ביותר היא הסתגלות הצורה, או “התמרת צורה”. היכולת לשנות את הגאומטריה של מבנה בזמן אמת מאפשרת למכונות של הטבע לפעול ביעילות מרבית. השוו את יכולת ההסתגלות הזאת לגאומטריות הקשיחות של העולם ההנדסי: תמסורות הנעה ברכב, כנפי מטוסים, מנועים, מדחסים, מאווררים וכדומה. כולם, ולמעשה כל המכונות האחרות שמעוצבות בשיטות קונבנציונליות, פועלים ביעילות המרבית רק בתנאים מסוימים מאוד, ובשאר הזמן פעולתם היא פחות ממיטבית. מטוס, למשל, חווה מגוון של תנאי טיסה בזמן המעבר מנקודה א’ ל-ב’: שינויים בגובה, ברוחות ואפילו במשקל בהתאם לצריכת הדלק. כלומר, המטוס פועל כמעט כל הזמן ביעילות נמוכה מזו שהוא מסוגל לה. ציפורים, לעומת זאת, יכולות להמריא, לנחות, לרחף ולצלול באמצעות התאמה נטולת מאמץ של התצורה או הצורה של כנפיהן, על פי הצורך.

באמצע שנות ה-90 תהיתי אם מישהו ניסה מעולם לשנות את קימור הכנף בזמן טיסה כדי לשפר את ביצועיה. נדהמתי לגלות שהאחים רייט, במטוסם הראשון, השתמשו בסוג שונה של התמרת צורה: פיתול הכנפיים. אחר כך גיליתי ששינוי קימור הכנף בהתאם לתנאי הטיסה השונים נותר, במשך עשרות שנים, יעד חמקמק. לכן התיישבתי לילה אחד על יד השולחן בפינת האוכל והתחלתי לעבוד על תכנון חדש.

כעבור כמה חודשי מחקר נתקלתי בידיעה קטנה בעיתון על מחקר בנושא כנפיים גמישות, שנערך בשנות ה-80 המאוחרות בבסיס רייט-פטרסון של חיל האוויר האמריקני באוהיו. המהנדסים שם כינו את מטרת המחקר שלהם “כנף מסתגלת למשימה” (MAW). לא ידעתי מה היו תוצאות המחקר ההוא, אך הבנתי שכנף משנה-צורה אינה רעיון מופרך, ויצרתי קשר עם החוקרים כדי לשאול אם יהיו מעוניינים לבדוק את העיצוב שלי. תגובתם הייתה מהממת.

הם הסבירו שרוב הניסיונות בעבר, אם לא כולם, ליצור כנף משנה-צורה עשו שימוש במבנים קשיחים: מנגנונים כבדים ומורכבים עם עשרות מנועים חזקים לשינוי הגאומטריה של מבנה הכנף. באחד המקרים, מהנדסים התקינו לוחות גמישים בכנפיים של מטוס קרב מדגם F-111. הכנף המסתגלת שלהם הייתה מבטיחה מבחינה אווירודינמית, אך המבנה הכולל היה כבד ומסובך מדי לצרכים מעשיים.

הדבר לא הפתיע אותי. תכנון של כנף מעשית בעלת גאומטריה משתנה מחייב עמידה בדרישות סותרות רבות. הכנף צריכה להיות קלה, חזקה דיה כדי לעמוד בעומס אוויר של אלפי קילוגרמים, אמינה דיה כדי לפעול במשך מאות אלפי שעות, פשוטה לייצור ולתחזוקה, ועמידה כנגד חשיפה לכימיקלים, קרינה בתחום העל-סגול ושינויים גדולים בטמפרטורה. כלי התוכנה והכלים המחשבתיים באותו זמן לא התאימו לתכנון של מכונות מונופורמיות, ובוודאי לא כאלה שמסוגלות לעמוד בדרישות מתחרות רבות כל כך.

תכנון הכנף הגמישה שהגשתי לרייט-פטרסון ניצל את האלסטיות של חומרי הניסוי, שהיו חומרים רגילים לגמרי בעולם התעופה. לכנף היה מבנה פנימי שתוכנן כך שישנה את צורתו בקלות כשמנוע פנימי קומפקטי מפעיל כוח, ועדיין יישאר נוקשה כשכוחות חזקים מופעלים מבחוץ במבחן מנהרת רוח. המהנדסים הבכירים ברייט-פטרסון התרגשו מן העיצוב החדש, וגם אני. למעשה, התלהבתי כל כך עד שבדצמבר 2000 הקמתי חברה ושמה FlexSys לפיתוח של יישומים מעשיים לעיצוב תואם.

כעבור שש שנים, בעקבות עבודת פיתוח רבה וכמה ניסויים מוצלחים במנהרת רוח, הצלחנו לארגן הצמדת אבטיפוס של הכנף הגמישה לצדו התחתון של מטוס White Knight של חברת Scaled Composites, לצורך טיסות מבחן במדבר מוהאבי. הכנף מוקמה מתחת לגוף של מטוס הסילון, וצוידה בכל המכשירים הדרושים למדידת עילוי וגרר. מקדם העילוי נע בין 0.1 ל-1.1 בלי להגדיל את הגרר, ופירוש הדבר נצילות דלק מוגברת עד כדי 12% בכנפיים שיתוכננו לנצל את מלוא היתרונות של המדפים הגמישים החדשים. מדפים כאלה שיוצמדו לכנפיים קיימות יביאו לשיפור של כ-4%. בהתחשב בכך שמטוסים בארה”ב צורכים כ-60 מיליארד ליטר דלק סילוני מדי שנה, גם האחוזים הקטנים לכאורה האלה יכולים להיות חשובים. הכנף היא גם פשוטה יותר, ללא חלקים נעים במנגנון התמרת הצורה. כתוצאה מכך היא אמינה יותר, ויחס המשקל לכוח שלה טוב יותר.

המבחן האמיתי לכנפי מטוסים בעלות צורה מסתגלת יהיה כשמשטחים בשליטה גמישה יחליפו לגמרי את המדפים הרגילים. אנחנו סוגרים את הפינות של תוצר כזה: FlexSys, בשיתוף עם מעבדות המחקר של חיל האוויר האמריקני, תכננה ובנתה משטח רציף שמתכופף (מתקמר) ומתעקם לאורך מוטת הכנף כדי לשפר במידה ניכרת את הביצועים האווירודינמיים, במקום המדפים האחוריים הרגילים שיוצרים גרר. החלפנו את הכנפיים הרגילות של מטוס מדגם Gulfstream Aerospace GIII במשטחי FlexFoil בעלי גאומטריה משתנה נשלטת, ולבד מן החיסכון הניכר בדלק, התכנון שלנו אמור גם להפחית את רעש המטוס. לדברי נאס”א, רוב הרעש בהמראה ובנחיתה של מטוסים מקורו במערבולות שנוצרות בקצוות החדים ובמרווחים שבין המדפים ובין החלקים הקבועים בכנף. בעיצוב שלנו יש משטחי מעבר שמעלימים את המרווחים האלה. טיסות הניסוי אמורות להתחיל ביולי 2014, במרכז לחקר הטיסה על שם ניל א’ ארמסטרונג בנאס”א.

זוחלים ומתפתלים

בשנים האחרונות, הסטודנטים שלי ג’ושוע בישופ-מוזר וגיריש קרישנאן ואני פתחנו במחקר על עיצוב אלסטי בהשראת המכונות הטבעיות הגמישות ביותר בעולם: בעלי חיים ללא שלד. צורות החיים המוזרות ביותר מבין אלה, כדוגמת אנלידים ונמטודות (שני סוגים של תולעים), מתנהלות בדרכים שאנחנו רק מתחילים להבין. דוגמאות מוכרות יותר, כגון תמנונים, הם בגדר שאיפה אידאלית בעיני מהנדסי אלסטיות.

לבעלי חיים בעלי גוף רך, כמו תולעים או תמנונים, אין מבנה שלד ניכר לעין, ועם זאת הם מסוגלים לנוע במרץ ובחן. רוב הזמן, הם עושים זאת בעזרת מה שמכונה “אלסטופלואידיות” (זרימה אלסטית). במונחי הנדסה, הגוף שלהם הוא הידרוסטט, כלומר, מורכב מסידור של סיבי רקמת חיבור ושרירים, שמקיפים חלל מלא נוזל דחוס. מחקרים אנטומיים של בעלי חיים כאלה מגלים בדרך כלל, סידור סלילי צולב של סיבים ושריר המקיף את האברים הפנימיים שבליבה הנוזלית. הסיבים האלה מתנגדים ללחץ הנוזל שנוצר בעקבות כיווץ השרירים, והכיוון של הסיבים קובע את טווח התנועה.

בעולם החי רווחות גרסאות רבות של שלדים הידרוסטטיים. זרועות התמנון הן הידרוסטטים שריריים, ובחדק הפיל מופעלים סיבי שריר דחוסים סביב גוף הידרוסטטי. עור הצלופח, שמחוזק בסיבים, הוא כעין גיד חיצוני שמאפשר לצלופח ליצור כוח מניע חזק לשחייה.

המחקר שלנו באלסטופלואידיות עדיין בחיתוליו, אך ההשערה שלנו היא שרכיבים כאלה יוכלו לשמש רכיבים ל”רובוטים רכים” ולהתקנים אחרים, שיוכלו לפעול באופן בטיחותי עם בני אדם ועם הסביבה. היישומים הראשונים יהיו, סביר להניח, בתחום האורתופדיה. לדוגמה, אדם שסובל מהתכווצות הזרוע בגלל התקשות שרירים, עיוות במפרק או מפרק נוקשה יוכל להיעזר בהתקן אורתופדי גמיש, שיאלץ בעדינות את הזרוע לחזור לתנוחה פונקציונלית לתפקוד יום-יומי.

תאימות תתקבל בברכה

בעזרת סטודנטים רבים ומוכשרים במעבדה לעיצוב מערכות תואמות באוניברסיטת מישיגן, המחקר הבסיסי שהתחלנו ב-1992 הניב שפע של תובנות מועילות ודרכים לעיצוב שיטתי. הסטודנטים האלה, רבים מכדי למנותם כאן, עובדים כעת על מחקרים משלהם בתחום העיצוב האלסטי באוניברסיטאות של מדינת פנסילבניה, של אילינוי באורבנה-שמפיין ובשיקגו, באוניברסיטת בוקנל, במעבדה להנעה סילונית של נאס”א, במעבדות הלאומיות סנדיה, במעבדת המחקר של חיל האוויר האמריקני, ב-KLA-Tencor, בחברת פורד מוטור, ב-FlexSys, ב-Raytheon ובאינטל. בזכות עבודתם של המהנדסים המוכשרים ב-FlexSys, כמה מן ההתקנים שפיתחנו לאורך השנים עומדים להיעשות למוצרים מסחריים. השלמנו את מבחני העמידות למזג האוויר ואת הכנת תבנית הייצור למסגרת מגבי הרכב המונופורמיים, וכעת מתנהל משא ומתן עם יצרני רכב לשילוב המוצר במגבים אחוריים. המגב המונופורמי עשוי מפולימר תרמופלסטי ממולא בזכוכית, והוא פועל היטב גם בתנאי קיפאון וגם בחום. הוא אינו נשבר או מתעקם אפילו בזמן שבירה של קרח ושלג שהצטברו על השמשה. כשיגיע לשוק, הוא אמור להיות עמיד ואמין הרבה יותר, וגם זול יותר לייצור, מכל התקן מתחרה.

מבחינה טכנית, כנפי המטוסים הגמישות שלנו מוכנות למעשה ליישום מסחרי כבר עכשיו. החלפת השוליים החיצוניים של מדפים קיימים בתת-מדף בעל גאומטריה משתנה לטיסת שיוט יכולה, לבדה, לחסוך 5% מצריכת הדלק הסילוני. החלפת המדף כולו ב-FlexFoil נטול חיבורים תספק כ-12% חיסכון בדלק במטוסים חדשים. ייתכן שיידרשו עוד כמה שנים עד שנקבל אישור מן המנהל האמריקני לתעופה, אך אנחנו סבורים שברגע שהתעשייה תלמד לבטוח בכנפיים הגמישות, הן יחליפו לגמרי את המדפים בעלי הצירים, בכל סוגי המטוסים בעלי כנפיים קבועות.

יש מקומות רבים בתחומי הרכב, מכשירי החשמל, הרפואה והצרכנות שבהם עיצוב אלסטי יכול להפחית באופן חד את מספר החלקים בכל התקן נתון. האתגר הגדול ביותר הוא להביא את הבשורה למעצבים התעשייתיים. שימוש נרחב במוצרים החדשניים שלנו, כגון המגב התואם, יחזק את המעמד של העיצוב האלסטי. גם אז, עדיין יישאר אתגר משמעותי: אין היום שום כלי תוכנה נוח לעיצוב אלסטי. כיום, FlexSys מפתחת תוכנה כזאת על פי חוזה עם קרן המדע הלאומית האמריקנית.

יעברו כמה שנים עד שהעיצוב האלסטי יגיע למסה קריטית כלשהי, אך לדעתנו, בסופו של דבר האימוץ הנרחב שלו הוא בלתי נמנע. הכוח, הדיוק, הרבגוניות והיעילות שהאלסטיות מסוגלת לספק תעניק למהנדסים בתחומים רבים ארגז חדש ושלם של כלי עבודה – ברגע שנדע להעריך את העוצמה שגמישות יכולה לתת לנו.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

על המחבר

סרידהר קוטה (Sridhar Kota) הוא פרופסור להנדסה באוניברסיטת מישיגן, וכן מייסד ומנכ”ל חברת FlexSys.

בקיצור

הגמישות של מכונות שעוצבו בידי בני אדם מקורה במערכות מסובכות, ולרוב גם לא יעילות, של חלקים קשיחים. לעתים קרובות, חוזק וגמישות סותרים זה את זה.

עיצוב אלסטי, או תואם, הוא גישה הנדסית שמאמצת את הגמישות ומפזרת עומסים על פני התקנים משני-צורה שעשויים ממספר חלקים קטן ככל האפשר.

גישה זו עשויה להניב מכונות חדשות, כגון כנפי מטוסים משנות-צורה או נחשים רובוטיים, וכן דרכים לשפר את העמידות ואת היעילות של התקנים מכל הסוגים.

הבסיס

כיצד לבנות נחש רובוטי

היעדרו של שלד נוקשה אינו מעמיד בעיה לתולעים, לתמנונים ולרכיכות אחרות. הם מסתדרים בזכות אלסטופלואידיות. הגוף שלהם בנוי משפופרות שריריות ושזורות בסיבים, שמקיפות חללים ממולאים בנוזל דחוס. הסיבים מפעילים כוח נגד לחץ הנוזל שנוצר בעת התכווצות השרירים, וכיוון הסיבים קובע את טווח התנועה. מהנדסים באוניברסיטת מישיגן מפתחים “רובוטים” המבוססים על אותו עיקרון. היישומים לכך יכולים לכלול התקנים אורתופדיים שיסייעו בתנועת הגפיים, ורובוטים שיוכלו לתפעל חפצים עדינים ולעבוד בבִטחה לצד בני אדם.

עוד בנושא

Better Bent Than Broken. Steven Vogel in Discover, pages 62-67; May 1995.

סרטונים המציגים כמה מן ההתקנים

הכתבה התפרסמה באישור סיינטיפיק אמריקן ישראל