Miniaturowe roboty inspirowane nietoperzami mogą zrewolucjonizować operacje poszukiwawczo-ratownicze
Wyobraź sobie miniaturowe roboty przedostające się przez strefy katastrofy – unikając gruzu i dymu, aby zlokalizować osieroconych ocalałych. To nie jest science fiction; taka jest wizja Nitina J. Sanketa, profesora w Worcester Polytechnic Institute (WPI). Jego zespół opracował latające roboty wielkości dłoni, które naśladują zdolności echolokacyjne nietoperzy, zapewniając bezpieczniejszy i skuteczniejszy sposób prowadzenia misji poszukiwawczo-ratowniczych.
Tradycyjne akcje poszukiwawczo-ratownicze często stawiają ludzi w niebezpiecznych sytuacjach, takich jak poruszanie się po niebezpiecznym terenie, gęsty dym lub zła pogoda. Drony oferują pewne korzyści dzięki swojej szybkości i zwinności, ale Sanket wierzy, że możemy zdziałać więcej, badając przyrodę. Jego fascynacja robotami lotniczymi i potencjałem inspiracji biologicznych skłoniły go do zbadania, w jaki sposób nietoperze nawigują za pomocą ultradźwięków.
Sanket wyjaśnia: „Pomyśleliśmy, że rozwiązaniem będą drony, ponieważ mogą szybko pokryć duży obszar. Mogą być zwinne i szybkie”. Jednak dostrzegł potrzebę czegoś mniejszego, bardziej zwrotnego i zużywającego mniej energii. Jego badania rozpoczęły się od zbadania niesamowitych możliwości polowych owadów i ptaków – stworzeń o niewiarygodnie ograniczonych możliwościach obliczeniowych i prymitywnych systemach sensorycznych.
„W tym momencie musieliśmy ponownie przemyśleć, czym jest dron” – powiedział Sanket. „Wróćmy do biologii, bo biologia robi to znacznie lepiej niż my dzisiaj”. To doprowadziło go do opracowania pierwszego prototypu: roju robotycznych pszczół zaprojektowanych do zapylania roślin. Pomimo ambicji tego pomysłu Sanket zdał sobie sprawę, że wdrożenie w tej dziedzinie może zająć więcej czasu, dlatego skupił się na obszarach, w których technologia robotyczna inspirowana biologią może wywrzeć natychmiastowy wpływ, a działania poszukiwawczo-ratownicze idealnie wpasowały się w tę sytuację.
Kluczem do stworzenia tych robotów przypominających nietoperza było znalezienie kompaktowych, energooszczędnych czujników, które mogłyby wykrywać przeszkody w ciasnych przestrzeniach. Zespół Sanketa początkowo zwrócił się ku czujnikom ultradźwiękowym stosowanym w kranach automatycznych, znanych z niskiego zużycia energii. Jednak warczący dźwięk śmigieł robota uniemożliwił czujnikowi dokładne wykrycie obiektów w promieniu dwóch metrów.
Czerpiąc kolejną lekcję z natury, odtworzyli unikalne struktury akustyczne występujące w nosach, uszach i ustach nietoperzy. Tkanki te adaptacyjnie zmieniają swoją grubość i gęstość, modulując odbiór i emisję dźwięku. Drukując w 3D podobne struktury na robotach, zespół Sanketa skutecznie odtworzył tę cechę nietoperzy, odfiltrował hałas i umożliwił robotom dokładne wykrywanie przeszkód.
Teraz, gdy problemy te zostały rozwiązane, uwaga skupia się na zwiększaniu szybkości robotów. „Zapominamy, jak wspaniałe są inne zwierzęta” – zauważa Sanket. Badając stworzenia takie jak nietoperze, możemy uzyskać wgląd w wyrafinowane techniki nawigacji, które znacznie przekraczają nasze obecne możliwości.
Potencjał tych maleńkich „latających botów” w akcjach poszukiwawczo-ratowniczych jest niezaprzeczalny. Ich zdolność do poruszania się w niebezpiecznych środowiskach z milimetrową precyzją zapewnia bezpieczniejsze akcje ratownicze, minimalizując jednocześnie ryzyko dla ludzi. W miarę ciągłego rozwoju można oczekiwać, że te innowacyjne roboty odegrają ważną rolę w ratowaniu życia nawet w najtrudniejszych sytuacjach.
