Жук-киборг из Сингапура (+видео)

05.12.2017 / 08:59
204
0
Рейтинг: + 0 - 0
Добавить в закладки
У кого в закладках
Современные роботы очень близки к животным и насекомым, но все равно не могут сравниться с ними в ловкости и маневренности. Одним из способов решения этой проблемы является использование биологии в дизайне роботов. Но есть и еще более прямой подход – сделать самих животных роботизированными. Мы уже видели проект Draper DragonflEye, в котором инженеры оснащают стрекоз специальным «рюкзаком» с электроникой для управления их полетом. Но более ранним является жук-робот из Технологического университета Наньян в Сингапуре, который теперь получил больше возможностей робототехники, - передает Robotics.ua.

Сингапурские исследователи во главе с профессором Хиротакой Сато описывают свою работу следующим образом:

«Можно использовать живое насекомое в качестве платформы для разработки гибридного робота. Такой гибрид сохраняет сложную структуру жесткого скелета насекомого, совместимых суставов и мягких приводов, а также возможности его локомоции, но обеспечивает при этом высокую управляемость и низкое энергопотребление. Такой гибридный робот-насекомое основывается на живой платформе с миниатюрным электронным устройством, прикрепленным к нему для управления. Используя само насекомое в качестве робота, исследователи обходят сложные процессы проектирования и изготовления тела устройства. Мышечная система насекомого выступает в качестве мягких приводов, гибких суставов и нервной системы киборга». 



Конкретный исследовательский жук относится к типу насекомых чернотелок. Он мелкий (от 2 до 2,5 см), легкий (около 0,5 грамма) и живет в течение трех месяцев, что является довольно длительным периодом как для такого миниатюрного животного. Набор электроники взаимодействует с усиками жука, и когда они стимулируются электрическим импульсом, он активирует встроенный механизм выживания, заставляя насекомое думать, что оно столкнулось с препятствиями и вынуждено развернуться. Преимущество такого поведения в отличие от прямой стимуляции нервов или мышц, заключается в том, что мозг жука отвечает за контроль над своими конечностями. Это делает движение более проще в реализации. С помощью всего лишь двух батареек-таблеток, жука можно контролировать в течение 8 часов, что достаточно долго для того, чтобы пролететь более километра со средней скоростью 4 см / с.

Ключом к эффективному контролю над насекомыми, использующим эти методы, является то, что ответ на стимуляцию усиков не может быть бинарным, так как вы достигнете уровня контроля, который может быть слишком жестким. Изменяя частоту стимуляции, исследователи смогли модулировать, насколько резким был поворот насекомого: увеличение частоты стимуляции также увеличило скорость поворота с коэффициентом успеха более 85 процентов. Стимулирование обеих антенн сразу заставляет насекомое давать задний ход и двигаться в другом направлении.

В следующем интервью профессор, первый автор статьи Tat Thang Vo Doan, более подробно рассказывает о работе над жуком-киборгом

Чем ваши живые роботы отличаются от других кибернетических насекомых, которые мы видели в прошлом, таких как тараканы, стрекозы и более крупные жуки?

Электрическая стимуляция обычно используется для нервно-мышечной стимуляции у насекомых-киборгов, таких как тараканы и мотыльки. Существуют и другие группы, которые работают над стимуляцией антенн, но они не могут оценить реакцию насекомого, что очень важно для разработки точной системы управления.

Наш большой кибернетический жук в основном полагается на нервно-мышечную стимуляцию полета и мышцы на передних лапках для контроля ходьбы. В идеале, стимулирование мышц было бы более точным, поскольку мы сможем прекрасно контролировать отдельные конечности, но это требует больше вычислений. Стимуляция антенн проще, чем всех индивидуальных мышц, что помогает нам значительно упростить систему аппаратного обеспечения и управления. Надеюсь, в ближайшем будущем мы сможем контролировать жука точно так же, как и любое другое искусственное животное.

В чем сходство вашего проекта с Draper DragonflEye?

Стрекоза, основанная на оптогенетике для нейронной стимуляции, является самым маленьким насекомым-киборгом. Хотя оптогенетика является актуальной технологией, она требует модификации генов. На данный момент мы не уверены, может ли оптогенетика точно контролировать передвижение насекомых. Тем не менее, мы надеемся, что стрекоза-киборг хорошо будет работать и сможет взаимодействовать с другими насекомыми-роботами для поисково-спасательных операций в будущем. Мы считаем, что нет совершенного роботизированного насекомого. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Лучше, чтобы мы могли использовать их все вместе для спасательных операций, чтобы максимально повысить эффективность.

Почему вы решили использовать этот вид насекомого?

Мы используем жука чернотелку для создания этого киборга, потому что его небольшой размер (2-2,5 см) поможет ему легко добираться к труднодоступным местам. Кроме того, наземные насекомые-киборги разных размеров смогли бы в значительной степени сократить время поиска, тем самым повышая эффективность и точность поисково-спасательных операций.

Смогут ли эти насекомые нести датчики? Как они будут контролироваться в сценариях со стихийными бедствиями?

Для наземных насекомых-киборгов мы можем интегрировать внешние датчики в рюкзак, так как они могут переносить грузы в двое больше своего веса. Мы разрабатываем новый рюкзак со встроенными датчиками для обнаружения людей и навигации. Это поможет нам обнаруживать жертв при использовании насекомых-киборгов на местах бедствий и позволит насекомым-киборгам работать автономно.

Для сценария бедствия мы могли бы выпускать сотни летающих и ползающих насекомых-киборгов на места. Стоимость этих роботов была бы доступной для массового их производства. Насекомые могут свободно перемещаться в разрушенные здания и отправлять карты своих позиций и условий окружающей среды, чтобы спасательная команда могла эффективно планировать свои действия. Как только насекомое обнаружит жертву, оно отправит аварийный сигнал спасательной бригаде и переключится в автономный режим управления, чтобы построить более четкую карту окружающей среды. В конце спасательной операции все насекомые будут автономно возвращаться к базе управления. Я знаю, что это звучит как научная фантастика, но мы на самом деле работаем над её осуществлением.

Когда такие живые роботы смогут использоваться в реальном мире?

Смотря на текущее развитие насекомых-киборгов, я думаю, что через 5 лет мы сможем использовать их для некоторых реальных приложений. Конечно, я не имею в виду поисково-спасательные миссии, поскольку для этого нам потребуется гораздо больше времени.

Над чем вы будете работать дальше?

Сейчас мы работаем над системой управления с обратной связью, чтобы точно контролировать движение насекомых с высокой надежностью. Мы также разрабатываем новый рюкзак с навигационной системой и датчиками окружающей среды для еще более точного передвижения насекомых-киборгов.

Для реальных применений нам необходимо поддерживать источник питания, что в настоящее время является огромной проблемой, если мы просто полагаемся на аккумулятор. Поэтому мы разрабатываем биотопливо, которое будет использоваться для длительного питания и управления рюкзаком электроники и жуком соответственно.

Читайте также: Обновленный робот-таракан VelociRoACH из UC Berkeley (+видео).
Ольга Славинская
робот-насекомое, робот-жук, киборг, Сингапур
204
0 отзывов
0
Рейтинг: + 0 - 0

Комментарии

Отзывы пользователей: Добавить свой отзыв

Оставлять свои комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь.
Нет комментариев...

...

Материалы по теме:

191
0 отзывов
в закладках у 0 чел.
Рейтинг: + 0 - 0
188
0 отзывов
в закладках у 0 чел.
Рейтинг: + 0 - 0
169
0 отзывов
в закладках у 0 чел.
Рейтинг: + 0 - 0