Een wat macaber idee: hoe een dode spin kan worden gerecycled tot robotgrijper. ‘Het heeft enigszins een Frankensteinfactor.’
Aan het uiteinde van de injectiespuit hangt een dode spin. De spuit beweegt naar beneden richting een blokje. Vlak daarboven strekken de levenloze spinnenpootjes zich plots uit. Dan krullen ze om het blokje. Terwijl de spuit weer omhoog beweegt, zit het blokje tussen de poten van de dode spin geklemd.
Het is een vreemd en wat luguber beeld. Toch is het serieuze wetenschap. Met dit experiment laten onderzoekers van de Rice-universiteit in de Texaanse stad Houston zien hoe je een dode spin kunt ‘hergebruiken’ als mechanische grijper. Hij werkt verrassend goed, stelt onderzoeker Daniel Preston in een mailtje.
‘Ik probeer robots te ontwikkelen die ook echt een nieuwe stap maken’
Hoe werkt vliegen? Dat lijkt een simpele vraag, maar voor luchtvaarttechnicus en bioloog David Lentink is het een levenslange zoektocht.
Door dode spinnen te gebruiken, omzeilen de onderzoekers lastige klussen als het ontwerpen en maken van kleine, zachte grijpers. Waarom zou je zelf zoiets complex proberen te bouwen als de natuur gebruiksklare grijpers aanbiedt die zo mooi in elkaar zitten dat je ze onmogelijk kunt namaken?
Opgerolde spin
Met dit onderzoek, dat werd gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Advanced Science, zetten de Ricewetenschappers de eerste schreden op een nieuw vakgebied dat ze necrorobotica noemen.
Het idee voor de achtpotige, levenloze grijper ontstond toen de onderzoekers hun nieuwe lab aan het inrichten waren. ‘In de gang vonden we een dode, opgerolde spin’, schrijft onderzoeker Faye Yap. ‘Uit nieuwsgierigheid zochten we op waarom de pootjes na hun dood altijd opkrullen.’
Het bleek dat spinnen alleen buigspieren hebben, waarmee ze hun poten naar binnen trekken. Dit in tegenstelling tot veel andere dieren, die bewegen door een combinatie van buig- en strekspieren. Om hun poten te strekken, gebruiken spinnen hydraulische druk. Hierbij stuwen ze de lichaamsvloeistof hemolymfe vanuit hun kopborststuk, de met het borststuk vergroeide kop, naar de poten die ze willen strekken. De poten trekken door de buigspieren vanzelf weer samen als de druk daalt. Levende spinnen kunnen elke poot apart aansturen via klepjes in hun kopborststuk.
Holle naald en secondelijm
Van een dode spin een necrobotische grijper maken, bleek verrassend eenvoudig. Yap prikte simpelweg een holle naald in het kopborststruk van de spin en zetten deze vast met secondelijm. Vervolgens sloot ze de naald aan op een handspuit.
De geëuthanaseerde wolfsspinnen die de onderzoekers voor hun experiment gebruikten, konden zo voorwerpen met verschillende vormen en met meer dan 1,3 keer het lichaamsgewicht van de spin optillen. Dit demonstreerden ze door met de spingrijper schuimblokjes en een andere dode spin op te tillen. Ook lukte het een elektriciteitsdraadje los te trekken. Elke necrobotische grijper werd getest door hem duizend keer open en dicht te doen. Na ongeveer zevenhonderd keer begon er slijtage te op te treden, waarschijnlijk doordat het biologische materiaal uitgedroogd raakte.
De volgende stap is om de poten van de spin onafhankelijk van elkaar te laten bewegen, melden de onderzoekers. Daarnaast willen ze een dunne coating aanbrengen, om te voorkomen dat het lichaam uitdroogt. Dat zou de levensduur van de grijper moeten verlengen.
Meer dan een griezelige truc
Volgens de onderzoekers is de necrobotische grijper meer dan een griezelige truc. Het is namelijk lastig om zulke kleine kunstmatige grijpers te maken. Ze zouden kunnen worden gebruikt om kleine voorwerpen te verplaatsen. Bovendien zijn ze biologisch afbreekbaar. ‘Een andere toepassing is kleine insecten vangen, zonder ze te beschadigen. De grijper is namelijk van nature flexibel en gecamoufleerd’, zegt Yap.
‘Het heeft enigszins een Frankensteinfactor’, zegt onderzoeker Bas Overvelde van het Amsterdamse onderzoeksinstituut Amolf en de Technische Universiteit Eindhoven. ‘Maar het is een interessant concept. Iets vervormen met vloeistof of luchtdruk is niet nieuw in de zachte robotica. Het toepassen van een dode spin in plaats van een kunstmatige grijper is wel nieuw.’
Overvelde ziet het experiment vooral als inspiratiebron. Hij denkt niet dat dode spinnen op grote schaal als grijpers gebruikt gaan worden. ‘Je gaat problemen tegenkomen. Spinnen zijn bijvoorbeeld niet allemaal even groot en je ziet al slijtage ontstaan. Daar heeft een levende spin geen last van. Ze laten daarmee zien hoe mooi de natuur is en hoe moeilijk om na te bootsen, zelfs als je de levenloze mechaniek hebt.’
