Morské tvory pomáhajú modernej robotike / Nano Magazín

Morské tvory a robotika budúcnosti

Morské tvory inšpirujú robotiku priamočiarou biomechanikou: manta-drony pre úsporné plávanie, chobotnicové uchopovače na jemnú manipuláciu, „medúzové“ pumpy pre tichý pohon. Výsledok: vyššia efektivita, stabilita v prúdoch a bezpečnejšie zásahy v medicíne aj ekológii.

Mäkká robotika je náuka o vytváraní robotov z mäkkých materiálov, ktorá má výhodu flexibility a bezpečnosti pri interakciách medzi ľuďmi. Tieto roboty sú vhodné pre aplikácie od zdravotníckych zariadení až po zvyšovanie efektivity pri rôznych úlohách. Okrem toho, používanie rôznych foriem robotického pohybu nám môže dobre poslúžiť aj pri skúmaní oceánu alebo vesmíru alebo pri vykonávaní určitých úloh v týchto prostrediach.

Aby sme rozšírili naše chápanie lokomócie, Richard Desatnik, ktorý pracuje v laboratóriách Philipa LeDuca a Carmel Majidi na Carnegie Mellon University a spolupracuje s paleontológmi z Európy, sa obracia do minulosti. Tím vytvára roboty s pohybom starých zvierat, ako sú pleurocystitidy, morské stvorenia, ktoré žili asi pred 500 miliónmi rokov. Desatnik predstavil svoje poznatky z procesu budovania mäkkého robota založeného na pleurocystitídach, na 68. výročnom stretnutí Biofyzikálnej spoločnosti, ktorá sa konala 10. – 14. februára 2024 vo Philadelphii v Pensylvánii.

„Veľa sme sa naučili od moderných tvorov, ale to je len 1 % zvierat, ktoré existovali počas histórie našej planéty. Chceme zistiť či existuje niečo, čo by sme sa mohli naučiť od ostatných 99 % tvorov, ktoré sa kedysi pohybovali po našej planéte Zem,“ povedal Desatnik. Dodal: „Existujú zvieratá, ktoré boli milióny rokov veľmi úspešné a dôvod, prečo vymreli, nebol z nedostatku úspechu v ich biológii – k zániku možno došlo kvôli masívnej zmene životného prostredia.“

Biomimika kopíruje, ako sa morské tvory hýbu vo vode: manta-drone šetrí energiu plynulým „krídlovaním“, chobotnicové roboty zvládnu jemnú manipuláciu a prieskum trhlín. 

Pri senzorike inšpirujú morské tvory aj videnie a sonar: rybie línie pre prúdové senzory, delfíní echolokátor pre mapovanie a vyhýbanie prekážkam v zakalenej vode

Prečítajte si aj: Jedlé roboty a robotické jedlo budúcnosti

Desatnik a kolegovia začali s fosíliami pleurocystitíd, ktoré sú príbuzné súčasným morským hviezdam a ježkom, ale ktoré mali svalovú stonku – akýsi chvost – na pohyb. Na lepšiu predstavu o 3D tvare použili CT vyšetrenie. Počítačové simulácie naznačili spôsoby, akými sa mohol pohybovať vo vode. Na základe týchto údajov zostrojili mäkkého robota, ktorý napodobňuje prehistorického tvora.

Ich práca naznačuje, že zametací pohyb stonky mohol pomôcť týmto zvieratám kĺzať sa po dne oceánu. Zistili tiež, že dlhšia stonka – o ktorej naznačujú fosílne záznamy, sa vyvíjala u pleurocystitídach v priebehu generácií – mohla ich zrýchliť bez toho, aby vyžadovala oveľa viac energie.

Tieto podvodné mäkké roboty môžu v budúcnosti pomôcť, „či už ide o geologický prieskum alebo opravu všetkých strojov, ktoré máme pod vodou,“ zdôrazňuje Desatnik.

Prístup vedcov k používaniu vyhynutých zvierat na tvorbu mäkkého robotického dizajnu, ktorý nazývajú paleobionika, má potenciál prehĺbiť naše chápanie evolúcie, biomechaniky a pohybov mäkkých robotov.

V medicíne pomáhajú morské tvory navrhovať mäkké roboty – „medúzové“ pumpy pre šetrný transport tekutín či chapadlá na jemné uchopenie tkanív bez poškodenia.

Pre ekológiu umožnia morské tvory lacné roje mikro-robotov: monitorujú kvalitu vody, zberajú vzorky a cielene aplikujú liečbu na koraly bez zásahu do ekosystému.

Zdroj: nanowerk.com