Bio-hybridné roboty využívajú odpad z potravín na funkčné stroje

Bio-hybridné roboty a ich potenciál

Hoci mnohí robotici dnes hľadajú inšpiráciu v prírode, aj bioinšpirované roboty sú zvyčajne vyrobené z nebiologických materiálov ako kov, plast a kompozity. Nový experimentálny robotický manipulátor z CREATE Lab v EPFL však tento trend mení: jeho hlavnou črtou sú exoskeletony z langustín. Vedúca CREATE Lab, Josie Hughes, vysvetľuje, že kombinácia biologických prvkov so syntetickými komponentmi má významný potenciál nielen na zlepšenie robotiky, ale aj na podporu udržateľných technologických systémov.

Udržateľný cyklický dizajn

Exoskeletony kombinujú mineralizované škrupiny s kĺbovými membránami, poskytujúc rovnováhu medzi tuhosťou a flexibilitou, ktorá umožňuje ich segmentom pohybovať sa nezávisle. Tieto vlastnosti umožňujú kôrovcom rýchle, vysokomomentové pohyby vo vode, ale môžu byť veľmi užitočné aj pre robotiku. A opätovným využitím potravinového odpadu navrhujeme udržateľný cyklický dizajnový proces, v ktorom môžu byť materiály recyklované a prispôsobené na nové úlohy.

Príklady aplikácií

V článku publikovanom v Advanced Science Hughes a jej tím demonštrujú tri robotické aplikácie augmentáciou exoskeletonov langustín, ktoré boli predtým zberané a spracované pre potravinársky priemysel, s presnou kontrolou a dlhovekosťou syntetických komponentov: manipulátor, ktorý dokáže manipulovať s objektmi vážiacimi až 500 g, uchopovače, ktoré sa môžu ohýbať a uchopiť rôzne objekty, a plávajúci robot.

Dizajn, prevádzka, recyklácia, opakovanie

Pre svoju štúdiu sa CREATE Lab rozhodol spojiť štrukturálnu robustnosť a flexibilitu exoskeletonov langustín s presnou kontrolou a dlhovekosťou syntetických komponentov. Dosiahli to vložením elastoméru do exoskeletonu na kontrolu každého z jeho segmentov a následným namontovaním na motorovú základňu na moduláciu jeho odpovede na tuhosť (rozšírenie a ohyb). Nakoniec tím pokryl exoskeleton silikónovým povlakom na jeho posilnenie a predĺženie životnosti. Po namontovaní na motorovú základňu môže zariadenie presunúť objekt vážiaci až 500 g do cieľovej zóny. Pri montáži ako uchopovacia dvojica môžu dva exoskeletony úspešne uchopiť rôzne objekty rôznej veľkosti a tvaru od zvýrazňovača po paradajku. Robotický systém môže byť dokonca použitý na pohon plávajúceho robota s dvoma mávajúcimi exoskeletálnymi „plutvami“ rýchlosťou až 11 centimetrov za sekundu. Po použití môžu byť exoskeleton a jeho robotická základňa oddelené a väčšina syntetických komponentov môže byť znovu použitá.

Výzvy a budúcnosť

„Podľa našich vedomostí sme prví, ktorí navrhujú dôkaz konceptu na integráciu potravinového odpadu do robotického systému, ktorý kombinuje udržateľný dizajn s opätovným použitím a recykláciou,“ hovorí výskumník CREATE Lab a prvý autor Sareum Kim. Jedným z obmedzení prístupu je prirodzená variabilita biologických štruktúr; napríklad jedinečný tvar každého chvosta langustíny znamená, že dvojprstový uchopovač sa ohýba mierne odlišne na každej strane. Výskumníci tvrdia, že táto výzva si vyžiada vývoj pokročilejších syntetických augmentačných mechanizmov, ako sú nastaviteľné ovládače. S takýmito vylepšeniami tím vidí potenciál pre budúce systémy integrujúce biologicky odvodené štrukturálne prvky, napríklad v biomedicínskych implantátoch alebo platformách na monitorovanie biosystémov. „Hoci príroda neposkytuje nevyhnutne optimálnu formu, stále prekonáva mnoho umelých systémov a ponúka cenné poznatky pre navrhovanie funkčných strojov založených na elegantných princípoch,“ zhrňuje Hughes.

Zdroj

Autor pôvodného článku: Celia Luterbacher

Zdroj: EPFL News

Originál: https://actu.epfl.ch/news/bio-hybrid-robots-turn-food-waste-into-functiona-2

Preklad a úprava: Redakcia robotika24

Licencia: CC BY-SA 4.0