Robotikos inžinieriai gamina kiborgus tarakonus, robotus muses ir kt

Įkvėpti vabzdžių, robotų inžinieriai kuria mašinas, kurios gali padėti ieškoti ir gelbėti, apdulkinti augalus ir aptikti dujų nuotėkį

(Kenjiro Fukuda / RIKEN plonasluoksnių prietaisų laboratorija)

Kiborgai tarakonai randa išgyvenusius žemės drebėjimą. „Robotas musė“ įkvepia dujų nuotėkį. Skraidantys žaibiški vabzdžiai, apdulkinantys fermas erdvėje.

Tai ne tik skambios idėjos, jos tapo realybe.

Robotikos inžinieriai klajoja po vabzdžių pasaulį, ieškodami įkvėpimo. Kai kurie prie gyvų Madagaskaro svirplių pritvirtina 3D atspausdintus jutiklius, o kiti sukuria visiškai robotiškus vabzdžius, įkvėptus vabzdžių judėjimo ir skrydžio.

Sunkieji robotai yra riboti, ką jie gali padaryti. Kuriant mažesnius, judresnius robotus, panašius į tai, kaip juda ir dirba vabzdžiai, būtų galima gerokai išplėsti robotų galimybes.

„Jei galvojame apie vabzdžių darbus, kurių negali atlikti gyvūnai, tai įkvepia mus pagalvoti, ką gali padaryti mažesni robotai, o ko negali didesni robotai“, – sakė MIT elektrotechnikos docentas Kevinas Chenas.

„Google“ treniruoja savo robotus, kad jie būtų panašesni į žmones

Dauguma pokyčių yra tyrimų fazėje, rinkodaros metų. Tačiau jie siūlo viliojančius sprendimus įvairioms pramonės šakoms, įskaitant reagavimą į nelaimes, žemės ūkį ir energetiką.

Ekspertai teigė, kad tyrimai sparčiai vyksta dėl kelių priežasčių. Elektroniniai jutikliai tampa mažesni ir geresni, daugiausia dėl išmaniųjų laikrodžių tyrimų. Gamybos technologijos išsivystė, todėl tapo lengviau gaminti mažas dalis. Tobulėja ir mažų baterijų technologija.

Tačiau vis dar yra daug iššūkių. Maži robotai negali kopijuoti didesnio roboto darbo krūvio. Nors baterijos patobulintos, jos turi būti mažesnės ir galingesnės. Miniatiūrinės dalys, kurios energiją paverčia automatizuotu judesiu, vadinamos pavaromis, turi tapti efektyvesnės. Jutikliai turi būti lengvesni.

„Pradėkime nuo to, kaip vabzdžiai sprendžia šias problemas, ir darome didelę pažangą“, – sakė Vašingtono universiteto autonominei vabzdžių robotikos laboratorijai vadovaujantis docentas Sawyeris B. Fulleris. – Bet yra daug dalykų… mes dar neturime.

READ  Kinija planuoja daugiau misijų į Mėnulį, radusi naują Mėnulio mineralą

Didžiąją dalį vabzdžių robotikos tyrimų galima suskirstyti į kelias sritis, sakė mokslininkai. Kai kurie mokslininkai kuria visą robotą, kad imituotų tikrų vabzdžių, tokių kaip bitės ir žaiboblakės, judėjimą ir dydį. Kiti naudoja elektroniką ir valdo gyvus vabzdžius, iš esmės kurdami kiborgus (esybes, turinčias tiek organinių, tiek mechaninių aspektų). Kol kai kurie eksperimentuoja su hibridu – jungia gyvo vabzdžio dalis, pavyzdžiui, antenas, su robotu.

Robotikos inžinieriai pradėjo ieškoti vabzdžių įkvėpimo maždaug prieš 10–15 metų. Tuo metu jį tyrinėjo tik kelios tyrimų laboratorijos. „Prieš dešimt metų aš nuoširdžiai manau, kad tai labiau skambėjo kaip mokslinė fantastika“, – sakė Chenas.

Tačiau bėgant metams į erdvę pateko daugiau tyrinėtojų, daugiausia dėl technologijų pažangos. Chenas pridūrė, kad didžiąją dalį veiklos lėmė anglies pluošto ir lazerių plėtra, kurie gali sukurti „labai šaunių savybių ir sudėtingų struktūrų“ nedideliu mastu.

Elektroniniai jutikliai taip pat pagerėjo, daugiausia dėl to, kad išmanieji telefonai ir išmanieji laikrodžiai paskatino mažesnes elektronines dalis gaminti.

„Jei galvojate apie savo išmanųjį telefoną, viduje yra daug jutiklių“, – sakė Chenas. „Jūs tikrai galite pasinaudoti daugybe šių jutiklių arba įdėti tuos jutiklius į mažo masto robotus.

(Vaizdo įrašas: Kenjiro Fukuda / RIKEN plonasluoksnių prietaisų laboratorija)

Kenjiro Fukuda, Rikeno plonųjų prietaisų instituto Japonijoje mokslininkas, vadovauja komandai, kuri pritvirtina 3D atspausdintus jutiklius prie šnypščiančių Madagaskaro svirplių. Jutikliai veikia kaip maža kuprinė, kurioje yra saulės baterijų maitinimui; Mėlyndantis nuotolinio valdymo ir specializuotų kompiuterių jutiklis jungiasi prie tarakono pilvo ir siunčia nedidelius smūgius, nukreipiančius jį į kairę arba dešinę.

Fukuda numato, kad šie kiborgai tarakonai padės nelaimės atveju, pavyzdžiui, žemės drebėjimo metu. Jis sakė, kad išgyvenusieji gali būti po griuvėsiais ir juos sunku pamatyti plika akimi.

READ  Hablas atskleidžia retą „Einšteino žiedą“, kuris atskleidžia visatos gelmes

Tarakonus galima valdyti nuotoliniu būdu, paleidžiant juos į griuvėsius naudojant anglies dvideginio jutiklius ir kameras ant nugaros, taip padedant rasti žmones, kuriems reikia gelbėjimo.

„Didieji žmonės negali patekti į griuvėsius“, – sakė Fukuda. „Tai gali padaryti mažos klaidos ar maži robotai.“

Fukuda teigė, kad šį metodą jis gali pritaikyti ir kitiems vabzdžiams, turintiems didelius lukštus, pavyzdžiui, vabalams ir cikadoms. Tačiau, pasak jo, reikia keletą kartų patobulinti akumuliatoriaus dizainą ir dalių sunaudojamos energijos kiekį, kad šis sprendimas būtų pritaikytas realiame gyvenime.

Kalbant apie kiborgus, ne visi yra susijaudinę. Niujorko universiteto gyvūnų bioetikos profesorius Jeffas Sebo teigė, kad jam rūpi tai, kad gyvi vabzdžiai jaučiasi kontroliuojami žmonių, kai jie nešioja sunkiasvores technologijas. Jis sakė, kad neaišku, ar jie dėl to jaučia skausmą ar kančią, tačiau tai nereiškia, kad žmonės turėtų į tai nekreipti dėmesio.

„Mes net nekalbame apie jų gerovę ar teises“, – sakė jis. „Mes net nepritariame siūlymui, kad yra įstatymai, politika ar peržiūros tarybos, kad galėtume negailestingai stengtis sumažinti žalą, kurią jiems darome“.

Chenas gamina skraidančius robotus iš žaibiškų klaidų. Tai visiškai automatizuotos mašinos, imituojančios vabzdžių judėjimą, bendravimą ir skrydį.

Įkvėpta to, kaip žaibo vabzdžiai naudoja elektroliuminescenciją, kad švytėtų ir bendrautų realiame gyvenime, Chen komanda sukūrė minkštus dirbtinius skrydžio raumenis, kurie valdo roboto sparnus ir skrendant skleidžia spalvingą šviesą.

Tai leistų spiečiui šių robotų bendrauti tarpusavyje ir galėtų būti naudojami apdulkinti pasėlius vertikaliuose ūkiuose ar net erdvėje, sakė Chenas.

„Jei norėčiau auginti javus kosmose, [I want] Apdulkinimas, – sakė jis. – Pagal šį scenarijų skraidantis robotas būtų daug patogesnis nei bičių siuntimas.

READ  Mokslininkai baiminasi, kad poliomielito planas bus pakartotas COVID siaubo šou

Fulleris sakė, kad kurdamas mažus robotus žiūri į klaidas, nes tai daug geriau nei pasikliauti savo vaizduote. „Matai, kaip vabzdžiai daro beprotiškus dalykus, kurių jūs negalėtumėte padaryti žmogaus lygmeniu“, – sakė jis. „Mes tik žiūrime, kaip tai daro vabzdžiai.

(Vaizdo įrašas: Mattas Stone’as / Vašingtono universitetas)

(Vaizdo įrašas: Vašingtono universitetas)

Fullerio komanda kuria robotinę musę. Panašiai kaip kiborgai tarakonai, musės gali būti naudojamos paieškos ir gelbėjimo misijoms. Juos taip pat galima paleisti skristi ir ieškoti cheminių medžiagų nuotėkių ore arba įtrūkimų vamzdyno infrastruktūroje.

„Jūs atidarote maišą ir šios mažos roboto muselės skrenda aplinkui“, – sakė jis. „Tada, kai žinosite, kur yra nuotėkis, galėsite jį ištaisyti.“

Fulleris sakė pripažįstantis, kad jo robotams dar reikia nueiti ilgą kelią. Sunku būtų miniatiūrizuoti visus jutiklius, maitinimo blokus ir dalis, reikalingas robotams perduoti duomenis ir siųsti juos atgal komandoms. Padaryti baterijas pakankamai mažas, bet pakankamai galingas, kad būtų galima atlikti robotų darbą, yra nelengvas iššūkis. Stabiliems robotams, galintiems suplakti sparnais, bet taip pat turėti jutiklius, reikia daugiau dizaino tyrimų.

Nepaisant sunkumųIr Mokslininkai taip pat stengiasi paimti gyvo vabzdžio dalis, pavyzdžiui, kandžių antenas, ir prijungti jas prie roboto, kuris vieną dieną galėtų nuskaityti duomenis iš jo. Jis teigė, kad šis hibridinis metodas gali būti puiki vieta vabzdžių robotikos tyrinėtojams.

„Manau, kad taip turėtume eiti“, – pridūrė Fulleris. „Paimkite biologijos dalis, kurios jau veikia gerai, o visa kita atlikite automatizuotai.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *