Mislav

Kiborg žohari dolaze i samo žele pomoći

Nadahnuti kukcima, robotski inženjeri stvaraju strojeve koji bi mogli pomoći u potrazi i spašavanju, oprašivati biljke i nanjušiti curenje plina

Kiborg žohari koji pronalaze preživjele potresa. “Robofly” koji nanjuši curenje plina. Leteće munje koje oprašuju farme u svemiru.

Ovo nisu samo bučne ideje, one postaju stvarnost.

Inženjeri robota pretražuju svijet insekata u potrazi za inspiracijom. Neki pričvršćuju 3D ispisane senzore na žive madagaskarske sikćuće žohare, dok drugi stvaraju potpuno robotske bube inspirirane načinima na koje se insekti kreću i lete.

Teški roboti ograničeni su u onome što mogu učiniti. Izrada manjih i agilnijih robota, slično načinu na koji se kukci kreću i djeluju, mogla bi uvelike proširiti sposobnosti robota.

“Ako razmišljamo o funkcijama kukaca koje životinje ne mogu obavljati,” rekao je Kevin Chen, asistent profesora elektrotehnike na MIT-u, “to nas nadahnjuje da razmišljamo o tome što manji roboti veličine kukca mogu učiniti, a što veći roboti ne mogu .”

Većina napretka je u fazi istraživanja, godinama od komercijalizacije. Ali oni predstavljaju primamljiva rješenja za niz industrija, uključujući hitne intervencije, poljoprivredu i energetiku.

Tweet

Istraživanje se ubrzava iz nekoliko razloga, kažu stručnjaci. Elektronički senzori postaju sve manji i bolji, uglavnom zbog istraživanja pametnih satova i pametnih telefona. Tehnike izrade su napredovale, što olakšava izradu sićušnih dijelova. Tehnologija malih baterija također se poboljšava.

Ali ostaje nekoliko izazova. Sićušni roboti ne mogu ponoviti radno opterećenje većeg robota. Iako se baterije poboljšavaju, morale bi biti manje i snažnije. Minijaturni dijelovi koji pretvaraju energiju u robotsko gibanje, zvani aktuatori, moraju postati učinkovitiji. Senzori moraju biti još lakši.

“Počinjemo promatrajući kako insekti rješavaju te probleme i puno napredujemo”, rekao je Sawyer B. Fuller, docent koji vodi Laboratorij za autonomnu robotiku kukaca na Sveučilištu Washington. “Ali postoji mnogo stvari… koje još nemamo.”

Velik dio istraživanja robota kukaca može se podijeliti u nekoliko područja, rekli su istraživači. Neki znanstvenici izgrade čitavog robota koji oponaša kretanje i veličinu pravih insekata, poput pčela i munja. Drugi stavljaju elektroniku na žive insekte i kontroliraju ih, u biti stvarajući kiborge (bića koja imaju i organske i mehaničke aspekte). Dok neki eksperimentiraju s hibridom — spajanjem dijelova živog kukca, poput antene, na robotski stroj.

Inženjeri robota počeli su tražiti inspiraciju u kukcima prije otprilike 10 do 15 godina. U to je vrijeme nekoliko istraživačkih laboratorija to proučavalo. “Prije deset godina, iskreno mislim da je zvučalo više kao znanstvena fantastika”, rekao je Chen.

Krila koja se koriste za pokretanje robotske muhe.

No tijekom godina sve je više istraživača ušlo u svemir, uglavnom zato što tehnologija napreduje. Velik dio aktivnosti potaknut je razvojem karbonskih vlakana i lasera, koji mogu napraviti “vrlo fine značajke i složene strukture” u maloj mjeri, dodao je Chen.

Elektronički senzori također su postali bolji, velikim dijelom zato što su pametni telefoni i pametni satovi potaknuli istraživanja za izradu manjih elektroničkih dijelova.

“Ako razmislite o svom pametnom telefonu, unutar njega ima toliko mnogo senzora”, rekao je Chen. “Možete stvarno iskoristiti puno tih senzora ili staviti te senzore u mikro robote.”

Kenjiro Fukuda, istraživač u japanskom Riken Thin-Film Device Laboratoryju, vodi tim koji pričvršćuje 3D ispisane senzore na žive madagaskarske sikćuće žohare. Senzori funkcioniraju poput malene naprtnjače koja sadrži solarne ploče za napajanje. Ima Bluetooth senzor za daljinsko upravljanje i specijalizirana računala koja se povezuju s trbuhom žohara i šalju malene udarce kako bi ga usmjerili lijevo ili desno.

Fukuda zamišlja ove kiborg žohare koji pomažu u hitnim situacijama, kao što je potres. Preživjeli bi mogli biti u ruševinama i teško ih je uočiti golim okom, rekao je.

Žoharima se može upravljati daljinski i pustiti ih u ruševine sa senzorima ugljičnog dioksida i kamerama na njihovim leđima, pomažući u pronalaženju ljudi koje treba spasiti.

“Veliki ljudi ne mogu ući ispod ruševina”, rekao je Fukuda. “Mali insekti ili mali roboti mogu.”

Fukuda je rekao da bi ovaj pristup mogao primijeniti i na druge kukce s velikim oklopima, poput kornjaša i cvrčaka. Ali potrebno je napraviti mnoga poboljšanja u dizajnu baterije i koliko energije dijelovi troše prije nego što se ovo rješenje primijeni u stvarnom životu, rekao je.

Kad je riječ o kiborg insektima, nisu svi uzbuđeni. Jeff Sebo, profesor životinjske bioetike na Sveučilištu New York, rekao je da se brine kako bi se živi insekti mogli osjećati da ih kontroliraju ljudi dok nose tešku tehnologiju. Nije jasno osjećaju li zbog toga bol ili uznemirenost, rekao je, ali to ne znači da bi ljudi to trebali ignorirati.

“Mi čak i ne opterećujemo njihovu dobrobit ili prava”, rekao je. “Mi čak i ne namjeravamo uspostaviti zakone ili politike ili odbore za reviziju kako bismo bezdušno pokušali smanjiti štetu koju im namećemo.”

Kreiran od strane istraživača MIT-a, ovaj leteći robot s rasvjetnim bubama mogao bi se koristiti za oprašivanje usjeva.

Chen stvara leteće robote bube munje. To su potpuno robotski strojevi koji oponašaju način na koji se bube munje kreću, komuniciraju i lete.

Inspiriran načinom na koji bube munje koriste elektroluminiscenciju za svijetljenje i komunikaciju u stvarnom životu, Chenov tim izgradio je mekane umjetne mišiće za letenje koji kontroliraju krila robota i emitiraju svjetlo u boji tijekom leta.

To bi moglo omogućiti roju ovih robota da međusobno komuniciraju, rekao je Chen, i mogli bi se koristiti za oprašivanje usjeva na vertikalnim farmama ili čak u svemiru.

“Ako želim uzgajati usjeve u svemiru, [želim] oprašivanje”, rekao je. “U tom scenariju, leteći robot bi bio puno, puno prikladniji od slanja pčela.”

Fuller, sa Sveučilišta u Washingtonu, rekao je da gleda na insekte kada stvara sićušne robote jer je to daleko bolje od oslanjanja na svoju maštu. “Vidite kukce kako rade lude stvari koje vi jednostavno ne biste mogli učiniti u ljudskoj mjeri”, rekao je. “Samo gledamo kako to rade insekti.”

Fullerov tim radi na konstruiranju robotske muhe. Slično kiborzima žoharima, muhe bi se mogle koristiti u misijama potrage i spašavanja. Također bi ih se moglo pustiti da lete okolo i traže curenje kemikalija u zraku ili pukotine u cjevovodnoj infrastrukturi.

“Otvorite kofer i ove male robotske muhe lete okolo”, rekao je. “Onda, kada saznate gdje je curenje, možete ga zakrpati.”

Fuller je rekao da priznaje da je dug put prije nego što njegovi roboti to uspiju. Bit će teško minijaturizirati sve senzore, sklopove napajanja i dijelove potrebne za kretanje robota i slanje podataka timovima. Izrada baterija koje su dovoljno male, ali dovoljno snažne da emitiraju energiju potrebnu za robotske funkcije je zastrašujući izazov. Za stabilizaciju robota koji mogu mahati krilima i letjeti, ali i nositi senzore, trebat će više istraživanja dizajna.

Unatoč poteškoćama, rekao je da znanstvenici također rade na tome da uzmu dijelove živog kukca, poput antena moljaca, i pričvrste ih na robota koji bi jednog dana mogao čitati podatke s njih. Ova bi hibridna metoda mogla biti slatka točka za istraživače robota kukaca, rekao je.

“Mislim da je to put kojim treba ići”, dodao je Fuller. “Uzmite dijelove biologije koja stvarno dobro funkcionira, a ostalo napravite robotski.”