Инженерите по роботика правят хлебарки-киборги, мухи-роботи и други

Тежките роботи са ограничени в това, което могат да правят. Изграждането на по-малки, по-гъвкави роботи, подобно на това как се движат и работят насекомите, може значително да разшири възможностите на роботите.

„Ако мислим за работата с насекоми, която животните не могат да вършат, това ни вдъхновява да мислим какво могат да правят по-малките роботи и кои по-големите роботи не могат“, каза Кевин Чен, асистент по електроинженерство в MIT.

Google обучава своите ботове да приличат повече на хора

Повечето от разработките са във фаза на проучване, години на маркетинг. Но те предлагат примамливи решения за редица индустрии, включително реагиране при извънредни ситуации, селско стопанство и енергетика.

Експертите казаха, че изследването е бързо по няколко причини. Електронните сензори стават все по-малки и по-добри, до голяма степен благодарение на изследванията на смарт часовниците. Производствените технологии са се развили, което улеснява изграждането на малки части. Технологията за малки батерии също се подобрява.

Но все още има много предизвикателства. Малките роботи не могат да копират натоварването на по-голям робот. Въпреки че батериите са подобрени, те трябва да бъдат по-малки и по-мощни. Миниатюрните части, които преобразуват енергията в автоматизирано движение, наречени актуатори, трябва да станат по-ефективни. Сензорите трябва да са по-леки.

„Започваме, като разглеждаме как насекомите решават тези проблеми и постигаме значителен напредък“, каза Сойер Б. Фулър, асистент, който ръководи автономната лаборатория за роботика на насекоми към Университета на Вашингтон. „Но има много неща… които все още нямаме.“

Голяма част от изследванията на роботиката за насекоми могат да бъдат разделени на няколко области, казаха изследователите. Някои учени изграждат цял ​​робот, който да имитира движението и размера на истински насекоми, като пчели и мълнии. Други поставят електроника и контролират живи насекоми, като по същество създават киборги (същества както с органични, така и с механични аспекти). Докато някои експериментират с хибрид – свързване на части от живо насекомо, като антени, с робот.

Инженерите-роботи започнаха да търсят насекоми за вдъхновение преди около 10 до 15 години. По това време само няколко изследователски лаборатории го изучаваха. „Преди десет години, честно казано, мисля, че звучеше повече като научна фантастика“, каза Чен.

Но през годините повече изследователи навлязоха в космоса, до голяма степен поради напредъка в технологиите. Чен добави, че голяма част от дейността е движена от развитието на въглеродните влакна и лазерите, които могат да направят „много готини функции и сложни структури“ в малък мащаб.

Електронните сензори също се подобриха, до голяма степен защото смартфоните и смарт часовниците стимулираха изследванията за създаване на по-малки електронни части.

„Ако мислите за вашия смартфон, вътре има много сензори“, каза Чен. „Можете наистина да се възползвате от много от тези сензори или да поставите тези сензори в малки роботи.“

Кенджиро Фукуда, изследовател в Института за тънки устройства Riken в Япония, ръководи екип, който прикрепя 3D отпечатани сензори към съскащите мадагаскарски щурци. Сензорите действат като малка раница, съдържаща слънчеви панели за захранване; Сензор със сини зъбци за дистанционно управление и специализирани компютри се свързва с корема на хлебарката и изпраща малки удари, за да я насочи наляво или надясно.

Фукуда си представя тези хлебарки киборги да помагат при извънредни ситуации, като земетресение. Той каза, че оцелелите може да са под развалините и трудно се виждат с просто око.

Хлебарките могат да бъдат контролирани дистанционно, пускайки ги в развалините с помощта на сензори за въглероден диоксид и камери на гърба им, помагайки за намирането на хора, нуждаещи се от спасяване.

„Големите хора не могат да влязат в развалините“, каза Фукуда. „Малки буболечки или малки роботи могат да направят това.“

Фукуда каза, че може да приложи този подход и към други насекоми с големи черупки, като бръмбари и цикади. Но трябва да се направят няколко подобрения в дизайна на батерията и количеството енергия, което частите черпят, преди това решение да може да бъде внедрено в реалния живот, каза той.

Когато става дума за киборги, не всички се вълнуват. Джеф Себо, професор по биоетика на животните в Нюйоркския университет, каза, че е загрижен, че живите насекоми се чувстват контролирани от хората, докато носят тежки технологии. Той каза, че не е ясно дали изпитват болка или страдание поради това, но това не означава, че хората трябва да го игнорират.

„Ние дори не обръщаме внимание на тяхното благосъстояние или права“, каза той. „Ние дори не минаваме през внушението, че има закони, политики или съвети за преглед, така че да можем да опитаме и безмилостно да се опитаме да минимизираме вредата, която им налагаме.“

Чен прави летящи роботи от светкавици. Това са напълно автоматизирани машини, които имитират начина, по който насекомите се движат, комуникират и летят.

Вдъхновен от начина, по който светкавиците използват електролуминесценция, за да светят и комуникират в реалния живот, екипът на Чен изгради меки изкуствени мускули за полет, които контролират крилата на робота и излъчват цветна светлина, докато той лети.

Това може да позволи на рояк от тези роботи да комуникират помежду си и може да се използва за опрашване на култури във вертикални ферми или дори в космоса, каза Чен.

„Ако исках да отглеждам култури в космоса, [I want] Опрашване“, каза той. „В този сценарий летящ робот би бил много по-удобен от изпращането на пчели.“

Фулър каза, че гледа буболечки, когато прави малки роботи, защото е много по-добре, отколкото да разчита на въображението си. „Виждате насекоми да правят луди неща, които вие не бихте могли да направите на човешко ниво“, каза той. „Ние просто гледаме как насекомите правят това.“

Екипът на Фулър работи върху изграждането на роботизирана муха. Подобно на киборгите хлебарки, мухите могат да се използват за мисии за търсене и спасяване. Те също могат да бъдат отприщени да летят и да търсят изтичане на химикали във въздуха или пукнатини в тръбопроводната инфраструктура.

„Отваряте чанта и тези малки роботчета летят наоколо“, каза той. „Тогава, след като разберете къде е изтичането, можете да го коригирате.“

Фулър каза, че признава, че има дълъг път, преди неговите ботове да успеят да го направят. Би било трудно да се миниатюризират всички сензори, захранващи блокове и части, необходими на роботите, за да предават данни и да ги изпращат обратно на екипите. Създаването на достатъчно малки, но достатъчно мощни батерии, за да захранват роботизирани работни места, е плашещо предизвикателство. Стабилните роботи, които могат да махат с криле, но също така да носят сензори, се нуждаят от повече дизайнерски изследвания.

Въпреки трудноститеИ на Учените също работят върху вземането на части от живо насекомо, като например антени на молец, и прикрепването им към робот, който един ден може да чете данни от него, каза той. Той каза, че този хибриден метод може да бъде чудесно място за изследователи в роботиката на насекомите.

„Мисля, че това е пътят, по който трябва да вървим“, добави Фулър. „Вземете частите от биологията, които вече работят добре, и направете останалото автоматизирано.“