Ερευνητές αναπτύσσουν μαλακό ρομποτικό έντομο με τεχνητούς μύες

Ερευνητές στο Σχολή Μηχανικών του EPFL έχουν αναπτύξει έναν τύπο μαλακού ρομποτικού εντόμου που έχει τεχνητούς μύες και μπορεί να προωθηθεί με ταχύτητα 3 cm ανά δευτερόλεπτο. 

Οι πρόσφατες εξελίξεις τόσο στην τεχνητή νοημοσύνη (AI) όσο και στη ρομποτική μας φέρνουν πιο κοντά σε έναν κόσμο που δεν θα μπορούσε να είχε προβλεφθεί. Είναι ένας κόσμος που περιέχει πράγματα όπως σμήνη ρομποτικών εντόμων. 

Υπήρχαν δύο διαφορετικές εκδοχές του μαλακού ρομποτικού εντόμου, που ονομάζεται DEAnsect, που αναπτύχθηκε από την ομάδα. Το πρώτο δέθηκε με εξαιρετικά λεπτά σύρματα και είναι εξαιρετικά στιβαρό. Είναι ικανό να διπλωθεί και μπορεί ακόμη και να συνεχίσει να κινείται αφού χτυπηθεί από μυγοσκόπηση ή θρυμματιστεί από παπούτσι. 

Το δεύτερο μοντέλο που αναπτύχθηκε από τους ερευνητές είναι ένα μη συνδεδεμένο μοντέλο. Είναι πλήρως ασύρματο και αυτόνομο και ζυγίζει λιγότερο από 1 γραμμάριο ακόμα και όταν μεταφέρει μια μπαταρία και όλα τα ηλεκτρονικά εξαρτήματά του στην πλάτη του. Για τον εγκέφαλο του ευφυούς ρομποτικού εντόμου, υπάρχει ένας μικροελεγκτής και τα μάτια είναι φωτοδίοδοι. Αυτό του επιτρέπει να αναγνωρίζει ασπρόμαυρα μοτίβα και το DEAnsect μπορεί να ακολουθεί οποιαδήποτε γραμμή που χαράσσεται στο έδαφος.

Το DEAnsect ήταν αποτέλεσμα της εργασίας που έγινε από μια ομάδα στο Εργαστήριο Soft Transducers Laboratory (LMTS) της EPFL. Συνεργάστηκαν με το Integrated Actuators Laboratory (LAI) και συναδέλφους από το
Πανεπιστήμιο Cergy-Pontoise, Γαλλία. Η έρευνα δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Επιστημονική Ρομποτική.

Το DEAnsect έχει διηλεκτρικούς ενεργοποιητές ελαστομερούς ή DEA. Είναι ένας τύπος τεχνητού μυός που είναι τόσο λεπτός όσο η ανθρώπινη τρίχα και ωθεί το έντομο προς τα εμπρός μέσω της χρήσης δονήσεων. Τα DEA είναι αυτά που κάνουν το μαλακό ρομποτικό έντομο τόσο ελαφρύ και ικανό να κινείται γρήγορα. Οι DEA βοηθούν επίσης το μαλακό ρομποτικό έντομο να ελίσσεται σε διαφορετικά περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένων των κυματιστών επιφανειών.

Οι τεχνητοί μύες περιέχουν μια ελαστομερή μεμβράνη που τοποθετείται ανάμεσα σε δύο μαλακά ηλεκτρόδια. Όταν εφαρμόζεται μια τάση, τα ηλεκτρόδια συνδέονται μεταξύ τους και η μεμβράνη συμπιέζεται. Στη συνέχεια, η μεμβράνη επιστρέφει στο αρχικό της σχήμα όταν η τάση απενεργοποιηθεί ξανά. 

Κάθε ένα από τα τρία πόδια του μαλακού ρομποτικού εντόμου έχει αυτούς τους μύες προσαρμοσμένους σε αυτά. Η κίνηση δημιουργείται με την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση της τάσης, αλλά πρέπει να γίνει πολύ γρήγορα. Ο πραγματικός ρυθμός είναι 400 φορές ανά δευτερόλεπτο για να προωθήσει το μαλακό ρομποτικό έντομο.

Η ερευνητική ομάδα βασίστηκε σε τεχνικές νανοκατασκευής προκειμένου να επιτρέψει στους τεχνητούς μύες να λειτουργούν σε χαμηλότερες τάσεις. Συγκεκριμένα, μείωσαν το πάχος της ελαστομερούς μεμβράνης. Ανέπτυξαν επίσης μαλακά, εξαιρετικά αγώγιμα ηλεκτρόδια που έχουν πάχος μόνο λίγα μόρια. Λόγω αυτού του σχεδιασμού, οι ερευνητές κατάφεραν να μειώσουν σημαντικά το μέγεθος της πηγής ενέργειας.

Ο Herbert Shea είναι ο διευθυντής του LMTS.

«Οι DEA λειτουργούν γενικά σε πολλά κιλοβολτ, τα οποία απαιτούν μια μεγάλη μονάδα τροφοδοσίας», εξηγεί ο Shea. «Ο σχεδιασμός μας επέτρεψε στο ρομπότ, το οποίο το ίδιο ζυγίζει μόλις 0.2 γραμμάρια, να μεταφέρει όλα όσα χρειάζεται στην πλάτη του. Αυτή η τεχνική ανοίγει νέες δυνατότητες για την ευρεία χρήση των DEA στη ρομποτική, για σμήνη ευφυών ρομποτικών εντόμων, για επιθεώρηση ή απομακρυσμένες επισκευές ή ακόμα και για την απόκτηση βαθύτερης κατανόησης των αποικιών εντόμων στέλνοντας ένα ρομπότ να ζήσει ανάμεσά τους».

«Αυτή τη στιγμή εργαζόμαστε σε μια μη συνδεδεμένη και εντελώς μαλακή έκδοση με το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ», λέει ο Shea. «Μακροπρόθεσμα, σχεδιάζουμε να τοποθετήσουμε νέους αισθητήρες και εκπομπούς στα έντομα, ώστε να μπορούν να επικοινωνούν απευθείας μεταξύ τους».