Robotický hmyz: Malí pomocníci s veľkým potenciálom

Svet mikrorobotov, inšpirovaný neuveriteľnými schopnosťami hmyzu, sa rýchlo rozvíja a prináša vízie miniatúrnych strojov schopných vykonávať úlohy v prostrediach neprístupných pre ľudí alebo väčšie roboty. Výzvou pri vývoji týchto drobných pomocníkov, často menších ako 5 centimetrov, je dosiahnuť vysokú rýchlosť a obratnosť bez externého napájania, teda keď si nesú vlastné zdroje energie a riadiace systémy.

Príkladom úspešného riešenia je BHMbot (BeiHang Microrobot), dvojcentimetrový a len 1,76 gramu vážiaci robot, ktorý dokáže bezdrôtovo bežať rýchlosťou 17,5-násobku svojej telesnej dĺžky za sekundu a dosahovať aj pôsobivé zrýchlenie v zákrutách. Jeho pohyb je založený na kmitavom pohybe predných nôh, poháňaných špeciálne vyvinutým elektromagnetickým aktuátorom, čo mu umožňuje efektívne sa odrážať a dosahovať vysokú frekvenciu krokov aj s nákladom.

BHMbot je možné bezdrôtovo ovládať na vykonávanie zložitých trajektórií, ako sú kruhy, obdĺžniky, písmená, a dokáže prekonávať aj prekážky. Potenciálne aplikácie takýchto mikrorobotov sú fascinujúce. BHMbot bol testovaný pri detekcii zvukových signálov, čo naznačuje jeho využitie pri pátracích a záchranných operáciách, napríklad pri hľadaní SOS signálov v troskách.

Jeho schopnosť pohybovať sa v stiesnených priestoroch bola demonštrovaná aj vo vnútri turboventilátorového motora, čo otvára možnosti pre inšpekcie ťažko dostupných zariadení. Dokonca bol schopný transportu pomocou kvadrokoptéry, čo ukazuje na potenciál spolupráce s väčšími robotickými systémami. Podobným smerom sa uberá aj výskum v Soft and Micro Robotics Lab na MIT, kde tím Kevina Chena vyvíja bioinšpirovaný robotický hmyz.

Zameriavajú sa na mäkké aktuátory, pričom niektoré prototypy obsahujú elektroluminiscenčné častice, ktoré umožňujú sledovať ich let pomocou bežných smartfónov. Ich cieľom je integrovať na palubu drobnú elektroniku a zdroje energie, aby roboty mohli autonómne lietať mimo laboratória. Skúmajú tiež možnosti 3D tlače pre konzistentnú výrobu väčšieho počtu robotov a podarilo sa im demonštrovať spoločný let dvoch robotov nesúcich kolektívny náklad.  

Tieto snahy jasne ukazujú, že príroda slúži ako dokonalý inžiniersky mentor, najmä pokiaľ ide o miniaturizáciu a efektivitu. Hmyz sa milióny rokov vyvíjal k dokonalej lokomócii, senzorike a energetickej úspornosti v malých rozmeroch, a inžinieri sa snažia tieto princípy replikovať. Biomimikry je kľúčom k pokroku v mikrorobotike. Zároveň sa črtá úsvit schopností "roja" v reálnom svete.

Práca MIT na spoločnom nosení nákladu viacerými robotmi a potenciál BHMbota pre pátracie misie naznačujú budúcnosť, kde koordinované skupiny mikrorobotov budú plniť komplexné úlohy. Masová produkcia pomocou 3D tlače je predpokladom pre nasadenie takýchto rojov na rozsiahle environmentálne monitorovanie, zložité opravy v neprístupných miestach, cielené doručovanie v medicíne alebo komplexné pátracie operácie. To však prináša aj nové výzvy v oblasti riadenia roja, komunikácie a etických otázok spojených s autonómnymi multirobotickými systémami.  

Zdroj: spectrum.ieee.org.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}