Forskare kopplar locustöra till robot

I en otrolig utveckling inom robotteknik har forskare vid Tel Aviv University lyckats koppla örat från en död gräshoppa till en robot. Roboten kunde ta emot örats elektriska signaler och svara, och forskarna demonstrerade att om de klappar en gång, hör gräshoppans öra ljudet, vilket resulterar i att roboten rör sig framåt. Om forskarna klappar två gånger, rör sig roboten bakåt.

Projektet leddes av Idan Fishel, en gemensam masterstudent som övervakades av Dr. Ben M. Maoz från Iby och Aladar Fleischman-fakulteten för teknik och neurovetenskaps-skolan. Andra namn som var involverade i arbetet inkluderar professorerna Yossi Yovel och Amir Ayali från zoologiskolan och Sagol-skolan för neurovetenskap, samt Dr. Antonny Sheinin, Idan, Yoni Amit och Neta Shavil.

Forskningen publicerades i tidskriften Sensors.

Integrering av biologiska system i tekniska system

Teamet började med att undersöka fördelarna med biologiska system och hur de kunde integreras i tekniska system. De undersökte också hur döda gräshoppors sinnen kunde användas som robot-sensorer.

“Vi valde hörseln, eftersom den kan jämföras med befintlig teknik, till skillnad från luktsinnet, där utmaningen är mycket större”, säger Dr. Maoz. “Vårt mål var att ersätta robotens elektroniska mikrofon med ett dött insektsöra, använda örats förmåga att upptäcka elektriska signaler från miljön, i detta fall vibrationer i luften, och, med hjälp av en specialchip, omvandla insektens indata till robotens indata.”

Forskarna konstruerade först en robot som kunde svara på miljösignalerna, följt av att isolera och karakterisera ett dött gräshoppöra och hålla det vid liv. I den sista fasen av forskningen kunde teamet komma på ett sätt att utnyttja signalerna som mottogs av insektens öra så att de kunde användas av roboten. Enligt forskarna kunde roboten “höra” ljuden och sedan svara därefter.

“Prof. Ayalis laboratorium har omfattande erfarenhet av att arbeta med gräshoppor, och de har utvecklat färdigheter för att isolera och karakterisera örat”, förklarar Dr. Maoz. “Prof. Yovels laboratorium byggde roboten och utvecklade kod som möjliggör för roboten att svara på elektriska auditiva signaler. Och mitt laboratorium har utvecklat en specialenhet – Ear-on-a-Chip – som tillåter örat att hållas vid liv under hela experimentet genom att tillföra syre och mat till organet, medan de elektriska signalerna kan tas ut från gräshoppans öra och förstärkas och sändas till roboten.

Mer känslig och energisnål

På många sätt är biologiska system långt överlägsna tekniska system. De är inte bara mer känsliga, utan de är också mer energisnåla.

“I allmänhet har biologiska system en enorm fördel jämfört med tekniska system – både när det gäller känslighet och energiförbrukning”, fortsätter Dr. Maoz. “Denna initiativ från Tel Aviv Universitys forskare öppnar dörren för sensorintegrationer mellan robotar och insekter – och kan göra många mer omständliga och dyra utvecklingar inom robotik redundant.”

“Det bör förstås att biologiska system förbrukar försumbar energi jämfört med elektroniska system. De är miniaturiserade och därmed också extremt ekonomiska och effektiva. För att jämföra, en bärbar dator förbrukar cirka 100 watt per timme, medan den mänskliga hjärnan förbrukar cirka 20 watt per dag”, säger Dr. Maoz. “Naturen är mycket mer avancerad än vi, så vi bör använda den. Principen vi har demonstrerat kan användas och tillämpas på andra sinnen, som luktsinne, syn och beröring. Till exempel har vissa djur fantastiska förmågor att upptäcka sprängämnen eller droger; skapandet av en robot med ett biologiskt luktsinne kunde hjälpa oss att bevara mänskligt liv och identifiera brottslingar på ett sätt som inte är möjligt idag. Vissa djur kan upptäcka sjukdomar. Andra kan känna jordbävningar. Himlen är gränsen.”

Många framsteg inom robotik kan tillskrivas inspiration från naturen. Detta är särskilt sant när det gäller insekter, som ständigt används av forskare som försöker återskapa deras effektivitet bland robotiska system.