Кой би помислил, че хлебарката – отвратителното насекомо, което тормози с присъствието си хората от векове – ще послужи като вдъхновение в изобретяването на робот, който да помага на хората при бедствия? Такъв е случаят с CRAM (Compressible Robot with Articulated Mechanisms) – робот, чийто дизайн е вдъхновен от хлебарката. Как се стига до това иновативно технологично решение и какви са възможните му приложения?
Съдържание
От идеята до реализацията: раждането на CRAM
Не трябва да сте гений, за да предположите какво ще се случи, ако върху вас се стовари предмет 300 пъти по-тежък от собственото ви телесно тегло – ще бъдете смазани. Ако сте човек, разбира се. Ако сте хлебарка обаче, не само ще оцелеете след удара, но и ще бъдете в състояние да се движите. Друга удивителна способност на хлебарките е да се провират през отвори, няколко пъти по-тесни от собствената им ширина.
За да установят как насекомите постигат това, учени от Калифорнийския университет в Бъркли правят серия от експеримнти с американски хлебарки (Peroplaneta Americana). Двамата учени – Робърт Фул (специалист по интегративна биология) и докторантът му Каушик Джаярам – накарали насекомите да се провират през отвори и тунели с все по-малък диаметър и ги заснемали с високоскоростна видео камера. Едновременно с това, изследателите пускали върху тях предмети с тегло до 100г. и наблюдавали как хлебарките поемат ударите.
Посредством този експеримент, изследователите открили, че една американска хлебарка с височина от 9 мм е способна да се провре през отвор от едва 3 мм. По-добри в тази дисциплина са само октоподите – но да не забравяме, че те, за разлика от хлебарките, нямат твърда хитинова обвивка (екзоскелет). Освен това, дори в тесни пространства, насекомите успяват да се придвижват изумително бързо. Как хлебарките постигат това?
Изследването на Фул и Джаяра мразкрива, че разковничето се крие именно в устройството на хлебарките. Екзоскелетът им е много твърд и удароустойчив, но и гъвкав, тъй като е съставен от подвижни сегменти. Именно тези сегменти, свързани помежду си посредством еластични мембрани, позволяват на насекомото да свива размера си и да се промушва през тесни отвори.
Колкото до подвижността в тесни пространства, хлебарките я постигат като движат краката си отстрани на тялото, а не под него.
След множество тестове и опити, екипът създава робота-хлебарка CRAM, който е с височина 7.5 см, но може да свие размера си до 3 см, запазвайки своята подвижност. Когато е сплескан, той движи краката от двете страни на тялото си, подобно на насекомото, послужило за негов прототип. Роботът е проектиран да бъде устойчив на натиск до 900 пъти собственото му тегло.
Въпреки впечатляващите си способности, CRAM все още е в експериментален етап. Предстои работа по подобряване на енергийната му ефективност, интегриране на подходящи сензори и камери, както и разработване на по-сложни алгоритми за автономно движение.
Потенциални приложения на робота-хлебарка
Изследователите смятат, че CRAM, чието съществуване е частично финансирано от американската армия, може да бъде първата стъпка в създаването на изключително ефективен робот за търсене и спасяванена хора при бедствия.
В случай на земетресение, спешната помощ трябва да знае дали повърхността е стабилна и безопасна, а повечето роботи не могат да влязат в развалините. CRAM е само прототип, но показва възможността за нова посока на работа – могат просто да се използват половин дузина роботи-хлебарки, които да локализират оцелелите и да обезопасят входните пунктове за първа помощ.
Разбира се, за да е спосолен на това, CRAM трябва да бъде оборудван с подходящи сендори и това според Джаярам е следващата стъпка в развитието на проекта.
Освен това, хлебарката-робот може да бъде използвана и за инспекции на тръбопроводи, структурни оценки на сгради и дори за космически изследвания, където компактността и устойчивостта са от ключово значение.
Идеята за хлебарка робот, която да търси и спасявапострадали хора, не е изцяло нова. През 2014 г. учени от държавния университет в Северна Каролина имат идея как да се оборудват живи хлебарки с миниатюрни микрофони и камери, така че спасителните екипи да могат по-лесно да търсят хора след бедствие. Инженери от университета A & M в Текас правят същото. Друг екип от изследователи от Калифорнийския университет в Бъркли проектира робот, подобен на CRAM, който нарича VelociRoACH.
