Черепаху-биоробота отправили в автономное плавание

U.S. Geological Survey / Wikimedia Commons

Корейские инженеры сделали «гибрид» черепахи и робота: они прикрепили к панцирю устройство, которое управляет движением черепахи и направляет ее к цели. По мнению исследователей, подобные гибриды могут использоваться для доставки робота в труднодоступные места и для выполнения долговременных задач, на которые у автономного робота не хватает заряда батарей. Статья опубликована в Journal of Bionic Engineering.

Несмотря на большой прогресс в развитии робототехники, у роботов до сих пор есть ряд серьезных ограничений, в том числе у них конечный запас батарей или аккумуляторов, а их актуаторы и сенсоры могут быть повреждены или сломаны в условиях высокой влажности. С другой стороны, некоторые животные могут «везти» на себе робота, а их движением можно управлять.

Авторы работы пытаются создать биоробота уже несколько лет. Ранее они опубликовали результаты экспериментов с черепахами, движениями которых дистанционно управлял оператор. Человек управлял животным мысленно, с помощью мозго-компьютерного интерфейса. На спину черепахи инженеры прикрепляли камеру, с помощью которой люди могли отслеживать ее передвижения, и стимулирующее устройство, которое
поворачивалось после мысленных команд оператора.

В новой работе авторы создали полностью автономную систему «паразитический робот-животное», которая имитировала поведение природных паразитов, изменяющих поведение хозяина для достижения своих целей. Подобная система может применяться для решения различных задач, в том числе и долгосрочных. Более того, кроме робота в систему можно включить энергогенератор, работающий во время движения черепахи, так что в пути робот сможет подзаряжать батарейки.

Робот, сконструированный исследователями, состоял из трех модулей: стимуляции, вознаграждения и контроля. В качестве стимуляции ученые использовали светодиоды, испускающие свет в видимом диапазоне спектра. Диоды были прикреплены на полукруглой рамке, находящейся на уровне глаз черепахи, на расстоянии 30 градусов друг от друга. Суммарно они покрывали угол 120 градусов. Диод загорался в той стороне, куда должна была идти черепаха. Модуль контроля состоял из микроконтроллера и радиомодема. Он распознавал направление, в котором двигалась рептилия и угол поворота ее головы, и сравнивал их с целевым направлением. Если черепаха двигалась в правильную сторону, ей выдавалось вознаграждение — гелеобразная еда, которая выдавливалась животному в рот из шприца, с помощью мотора. Модули робота прикрепили к панцирю черепахи с помощью эпоксидной смолы.

Тестирование гибрида проводилось в резервуаре с водой. Черепаха должна была пройти расстояние в пять метров и последовательно миновать пять «контрольных точек». Робот вел черепаху от точки к точке, стимулируя ее с помощью света, испускаемого светодиодами, и, в случае успеха, выдавал вознаграждение.



В результате все пять черепах успешно справились с задачей, хотя и прошли бóльшее расстояние, чем требовалось — средняя дистанция во время эксперимента составила 7,18 метров.

По словам исследователей, многие другие животные могут использоваться как перевозчики роботов, например птицы или рыбы. «Таких роботов можно будет использовать для наблюдения, разведки, в тех местах куда человеку или роботу трудно попасть самостоятельно», — объясняет доктор Натан Лепора (Nathan Lepora), инженер из Бристольского университета в Великобритании.

В дальнейшем корейские инженеры планируют провести испытания системы в реальных условиях и доработать ее так, чтобы по возможности уменьшить внешние помехи (посторонний шум, свет или вибрации), которые могут отвлекать черепаху. С другой стороны, робот-паразит с помощью сенсоров и запланированного маршрута сможет заранее узнавать о возможных препятствиях и вести черепаху в нужном направлении оптимальным путем. Со временем исследователи надеются, что черепаха будет получать зрительную информацию только от робота и полностью «отключится» от внешней реальности.

Екатерина Русакова

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.