Розплющені тіла тарганів можуть безслідно проникнути туди, куди не впорається жодна людина. Вони їдять майже все, і вони майже незнищенні. Усі ці якості роблять їх ідеальним конем для пошуково-рятувальних операцій, серед інших більш сумнівних завдань, таких як спостереження. Ось чому команда з Університету Осаки в Японії та Університету Діпонегоро в Індонезії вирішила, що таргани-кіборги будуть хорошою ідеєю.
Концепція передбачає поєднання найкращого з обох світів: органічної анатомії таргана, точно налаштованої за мільйони років еволюції для навігації в невеликих просторах і агресивному середовищі, спрямованої до цільового призначення за вибором людини кількома електронними поштовхами з високотехнологічного рюкзака.
«Створення функціонуючого робота в невеликих масштабах є складним завданням; ми хотіли обійти цю перешкоду, зберігши все просто», — пояснює провідний автор Мохаммад Аріянто, інженер-механік з Університету Діпонегоро. «Просто прикріплюючи електронні пристрої до комах, ми можемо уникнути дрібних деталей робототехніки та зосередитися на досягненні наших цілей».
Давайте будемо чесними: навіть найдосконаліші роботи досить нестримні, коли мова йде про рух. У рухах тварин є рівень деталізації, який наші найкращі автомати навіть не почали зламувати. Це стає особливо очевидним, коли мова заходить про вертикальну навігацію: як знають усі Whovians, багатьох роботів можна легко скасувати простими сходами. З іншого боку, тарган може лазити по стінах, масштабувати периметр, проникати в труби і навіть переносити середовище з низьким вмістом кисню.
Замість того, щоб починати з нуля, команда хотіла побачити, чи можна на мадагаскарських шиплячих тарганів (Gromphadorhina portentosa) встановити датчики, які виявляють рух, перешкоди, вологість, температуру та інші дані, а також імплантувати електроди на антени та тіло, які можна використовувати для керування комахою. Весь процес називається «біогібридна навігаційна система, заснована на поведінці (BIOBBN)», і вона заснована на програмуванні «досягти, щоб уникнути», яке передбачає досягнення певного місця, уникаючи будь-яких перешкод, що виникають на шляху. BIOBBN має два алгоритми навігації: один для простих середовищ, а інший для більш складних ситуацій.
«Перша навігаційна система могла використовувати громіздкіший і важчий електронний рюкзак, тоді як друга потребувала більш компактного та легшого, щоб забезпечити її складну навігацію на місцевості», – пишуть автори.
Вони випробували біозламаних плотв на смузі перешкод, всипаній піском, камінням і деревом. Навігаційні команди використовувалися економно, щоб переконатися, що кіборг досяг своєї мети, але крім цього, тваринам здебільшого дозволяли самостійно знаходити шлях, уникаючи або долаючи перешкоди та виправляючись, коли все йшло з ніг на голову.
«Цей алгоритм… використовував природну поведінку тарганів, наприклад слідування за стіною та лазіння, для навігації навколо та через перешкоди», — пишуть автори. «Другий щільний сценарій вимагав більше часу через збільшення уникнення перешкод і природну поведінку підйому».
Автори сподіваються, що цих жуків-ботів можна використовувати для огляду небезпечних уламків, що залишилися після війни та стихійних лих, і навіть для виявлення тих, хто вижив, і рятувальників, які потрапили в біду. Вони можуть надсилати дані про місця, непридатні для людей: вузькі труби будівель, глибокі підземні тунелі та чутливі об’єкти культурної спадщини. Команда також відзначає їх потенційну цінність у нагляді, що є набагато більш тривожною перспективою.
«Я вважаю, що наші комахи-кіборги можуть досягати цілей з меншими зусиллями та потужністю, ніж суто механічні роботи», — каже інженер із мокрої робототехніки Кейсуке Морісіма з Університету Осаки. «Наша автономна біогібридна навігаційна система долає проблеми, з якими традиційно стикаються роботи, наприклад відновлення після падіння. Це те, що потрібно, щоб вийти за межі лабораторії та потрапити в реальні сценарії, такі як дика природа».
Звичайно, незрозуміло, як ставляться до всього цього таргани. Це дослідження було опубліковано в Soft Robotics.