Тараканы известны своей способностью пробираться через узкие щели, выживать в тяжелых условиях и, что немаловажно, они могут восстанавливать свои силы, даже когда они находятся во враждебной и агрессивной среде. Ученые надеются использовать эти способности для проведения поисково-спасательных операций, а также в некоторых более сомнительных областях, связанных с наблюдением.
«Этот проект, концепция которого заключается в комбинации биологии и механики, мог бы значительно поменять подход к созданию автономных систем навигации», — поясняют исследователи.
По словам инженера Мохаммада Ариянто, создание полноценного робота в небольших масштабах представляет собой сложную задачу. Однако, сосредоточив внимание на использовании биологических существ, таких как тараканы, команда смогла упростить процесс.
«Просто прикрепляя электронные устройства к насекомым, мы можем избежать сложностей, связанных с созданием полноценной механической системы», — объясняет он.
Уникальные свойства тараканов, отточенные природой за миллионы лет, позволяют им легко перемещаться по различным поверхностям, включая стены, и даже ориентироваться в сложных маршрутах. Это все делает их гораздо более эффективными в навигации в сложных условиях по сравнению с традиционными роботами. Например, тараканы способны преодолевать препятствия и находить пути в условиях низкой кислородной насыщенности.
Команда исследователей начала с мадагаскарских шипящих тараканов, оснастив их датчиками, которые фиксируют движение и препятствия, а также имплантированными электродами на усиках и теле. Это оборудование позволит управлять их движением и собирать данные о окружающей среде. Созданная система называется «биогибридная навигационная система, основанная на поведении» (BIOBBN) и построена на принципе программирования «достичь-избежать», который позволяет достигать целей, избегая препятствий.
Система включает два типа навигационных алгоритмов: один предназначен для простых условий, а другой — для более сложных ситуаций. В ходе экспериментов тараканы были помещены на полосу препятствий, заполненную песком, камнями и другими преградами. Хотя навигационные команды использовались только в редких случаях, киборги в основном находили собственные пути, проявляя естественное поведение, позволяющее обходить препятствия.
«Первый алгоритм использовал более тяжелый электронный рюкзак, тогда как второй, предназначенный для сложных маршрутов, требовал компактного и легкого оборудования», — поясняют авторы. Они отметили, что алгоритм второго типа требовал больше времени для навигации, но он учитывал более высокое число факторов, влияющих на движение таракана, что позволяло ему эффективно преодолевать преграды.
Авторы проекта надеются, что эти новые тараканы-киборги могут быть полезны в поисково-спасательных операциях, особенно в опасных зонах, таких как завалы после стихийных бедствий и войны. Они способны передавать данные о местах, которые могут быть слишком опасными или труднодоступными для человека, например, узкие отверстия в зданиях, глубокие подземные туннели и культурные объекты. Тем не менее, существует и более тревожная перспектива использования этих существ для наблюдения.
«Мы считаем, что наши насекомые-киборги могут достигать целей с меньшими затратами энергии и усилий, чем традиционные механические роботы, — добавляет робототехник Кейсуке Моришима из Университета Осаки. — Наша автономная система навигации решает проблемы, с которыми традиционно сталкивались роботы, такие как восстановление после падения или адаптация к изменяющимся условиям».
Источник: mk.ru
