Thang Vo-Doan kis alkatrészekkel kiborgokká alakítja a bogarakat. A terv az, hogy ezeket a romok között történő mentésekhez használják.
Miért kellene robotot készíteni a semmiből, ha az élő lényekből is lehet kiborgokat csinálni? Ez a kiindulópontja Thang Vo-Doan, az ausztráliai Queensland Egyetem kutatójának, aki egy olyan rendszer kidolgozója, amellyel videójáték-joystickkel lehet irányítani valódi bogarak mozgását. A cél sokkal nemesebb, mint a rovarok zavarása: a robotokat mentési feladatokra szeretnék használni, hogy beomlások után megtalálják a túlélőket.
A varázslat egy kis mikrochipes hátizsáknak köszönhető, amelyet a bogár hátára helyeznek. Ezzel az eszközzel elektromos jeleket küldenek a rovar első lábainak és csápjainak, hogy a kívánt irányba mozogjon. A fejlesztés nem triviális: az ausztrál intézmény kutatói szerint a romok alatt rekedt emberek helyének meghatározása napok helyett órák alatt megtörténhet.
„A bogarak hihetetlenül energiahatékonyak”
„A bogarakat nemcsak tartósságuk, hanem kis méretük és erejük miatt választottuk, ami lehetővé teszi számukra, hogy kis elektronikus alkatrészeket szállítsanak anélkül, hogy mozgásukat akadályoznák” – mondja Vo-Doan a TN Tecno-nak. „Ezek a rovarok fürgén mozognak és alkalmazkodnak a különböző környezetekhez. További előnyük, hogy felnőttkorukban nem nőnek tovább, ami segít az elektródák stabil elhelyezkedésének fenntartásában. Viszonylag könnyű gondozni és kezelni őket, ami praktikus és megbízható választássá teszi őket a hosszú távú kísérleti kutatásokhoz” – teszi hozzá.
– Emlékszik még arra a „eureka” pillanatra, amikor először felmerült az ötlet, hogy valódi bogarakat használjanak ehhez a projekthez?
– Az egyik legfontosabb pillanat 2016-ban volt, amikor sikeresen irányítottam egy kiborg bogarat, hogy egy nyolcas alakú pályát kövessen. Ez egyértelműen bizonyította, hogy a navigáció pontos irányítása lehetséges. Egy újabb mérföldkő volt, amikor Lachlan Fitzgerald, a cikk fő szerzője bebizonyította, hogy a bogarat tetszés szerint mászni is tudjuk, ami teljesen új szintre emeli a koncepciót. Ezek a fejlesztések azért voltak fontosak, mert bebizonyították, hogy a bogár mozgását tudjuk irányítani, az alapvető irányváltástól kezdve a fejlettebb, feladatspecifikus mozdulatokig.
– Milyen előnyei és hátrányai vannak annak, hogy valódi bogarat használunk, ahelyett, hogy egy robotot fejlesztenénk, amely utánozza a rovarok fizikai jellemzőit és képességeit?
– A valódi bogarak használata számos fontos előnnyel jár. Először is, hihetetlenül energiahatékonyak. Önellátóak, mozgásukhoz nincs szükség motorra vagy akkumulátorra. Természetes mozgékonyságuk és komplex terepen való alkalmazkodóképességük is rendkívül nehéz és költséges feladat robotikával.
Az egyik kihívás az, hogy az élő szervezetek biológiai változékonysággal rendelkeznek, ezért viselkedésük nem mindig 100%-osan megjósolható. Általánosságban elmondható, hogy a bogarak könnyű, alacsony energiafogyasztású és nagyon mozgékony platformot kínálnak, ami különösen értékes olyan környezetben, ahol a hagyományos robotok még mindig nehézségekkel küzdenek.
– Egyfajta kezdőknek szóló részben elmagyarázná, hogyan működik ez? Vagyis hogyan képes egy elektróda irányítani a rovar mozgását?
– Nos, a bogarakhoz hasonló rovarok nagymértékben támaszkodnak érzékszervi rendszereikre, különösen az antennáikra, lábukra és szárnyfedőikre, hogy tájékozódjanak környezetükben. Ezek a struktúrák segítenek nekik érzékelni az érintést, a rezgéseket és az akadályokat, ösztönösen irányítva mozgásukat.
Ezt kihasználva kis elektródákat ültetünk be azoknak a speciális idegeknek a közelébe, amelyek részt vesznek ezekben a természetes érzékszervi útvonalakban. Pontos elektromos stimulációval utánozhatjuk az érintés érzését. Például egy csáp stimulálásával a bogár úgy érezheti, mintha valami megérintené, ami ösztönösen arra készteti, hogy az ellenkező irányba forduljon. A bal csáp stimulálása jobbra fordítja, és fordítva. Ezzel a módszerrel a legutóbbi cikkünk szerint a rovarokat balra vagy jobbra fordíthatjuk, előre, hátra, oldalra mozgathatjuk, sőt mászni is tudnak, bár egyes mozdulatok még nem olyan kifinomultak, mint mások.
– Tudjuk, hogy ehhez joystickeket használnak. Valami konkrét konzolhoz?
– Igen, Xbox joystickkel irányítjuk őket, de bármilyen szabványos modell megfelelne. Ez egyszerűen egy felhasználói felület, amely lehetővé teszi számunkra, hogy interakcióba lépjünk a rendszerrel. Rugalmasságot biztosít mind a kísérletek elvégzéséhez, mind a rovarok mozgásának valós idejű irányításához.
Ami az akkumulátort illeti, a kábelt a hátizsák áramellátására használjuk, hogy a kísérlet praktikusabb legyen, de a kiborg rovar vezeték nélkül is működhet.
– Egy nagyon konkrét dolog érdekel minket: hogyan tudják „csatlakoztatni” az elektronikus alkatrészt a bogárhoz, egyszerűen csak ráhelyezve és türelemmel?
– A bogarakat jégdarabokkal érzéstelenítjük, mielőtt ráhelyezzük az elektronikus hátizsákot. Ez biztosítja, hogy a folyamat során ne érezzenek felesleges kellemetlenséget, és megkönnyíti a biztonságos kezelésüket, amíg ideiglenesen mozgásképtelenek.
Ez a találmány elsősorban mentési műveletekben fogják használni. Milyen más területeken lehetne még hasznos egy ilyen fejlesztés?
– Lehetséges alkalmazási területeik közé tartozik a környezetfigyelés és a mezőgazdaság. Miniatűr érzékelőkkel felszerelve adatokat gyűjthetnek nehezen hozzáférhető vagy veszélyes környezetben, például összeomlott épületekben vagy sűrű erdőkben, valós időben mérve a páratartalmat és a hőmérsékletet. A mezőgazdaságban könnyű és alacsony hatással járó megoldást kínálnak a növények egészségének, a talaj nedvességtartalmának és a kártevők aktivitásának figyelemmel kísérésére, ami segít a gazdáknak megalapozottabb döntéseket hozni és csökkenti a vegyszerekkel szembeni függőséget.
Természetes mozgásuk komplex terepen ígéretes alternatívát jelent a hagyományos drónokhoz vagy földi robotokhoz képest, mind az ökológiai kutatásban, mind a precíziós mezőgazdaságban.
Milyen lépések vannak még hátra a kutatásban? Egyszerűbben: mikor lesznek közöttünk a robotbogarak? Vo-Doan elmondja, hogy jelenleg fejlett vezeték nélküli „hátizsákokon” dolgoznak, amelyek környezeti érzékelőkkel vannak felszerelve, amelyek segíthetnek a túlélők felkutatásában és a beomlott épületek állapotának felmérésében.
„Mikor?” – kérdezzük tovább. „Becslésünk szerint öt-tíz évre lesz szükség egy teljesen bevethető rendszer bevezetéséhez. Az ütemterv a kutatás és fejlesztés ütemétől függ, amelyet természetesen a rendelkezésre álló források és finanszírozás is befolyásol” – zárja a kutatás vezetője.
