Ученые научили управляемого таракана-киборга искать людей

Инженеры уже несколько десятилетий пытаются создать микророботов размером с насекомых. Такие насекомые киборги могут помочь при поиске людей под завалами. В последние годы этим направлением уже заинтересовались и крупные компании, такие как Rolls-Royce и уже даже есть неплохие результаты.

Не пропустите Китайская орбитальная станция Tianwen-1 сфотографировала марсоход "Чжужун": фото

Проблемы практического применения

Использование таких микророботов в полевых условиях упирается в нехватку достаточно компактных компонентов, особенно актуаторов и источников питания. Часть научных групп решает эту проблему напрямую, уменьшая размеры нужных технологий, а DARPA даже объявила конкурс на несколько десятков миллионов долларов, направленный на разработку компонентов и целых роботов.

Но есть и другой подход, при котором за основу берется живой организм, который умеет эффективно перемещаться, а в него с помощью электродов интегрируются электронные модули. Чаще всего для этого используют жуков и тараканов, хотя есть и примеры такой интеграции с летающими насекомыми.

Новая разработка

Инженеры из Сингапура, Китая, Германии и Великобритании под руководством Хиротака Сато из Наньянского технологического университета создали на основе мадагаскарского таракана киборга, который может перемещаться по заданному маршруту и находить людей на пути.

Таракан-киборг / Фото Thanh Tran-Ngoc et al. / arXiv.org, 2021

Для интеграции электроники с тараканом авторы выбрали стандартный подход – электростимуляцию. Для этого они вставили в церки – усикообразные ограны в задней части насекомого – по одному электроду.

При электростимуляции этих органов таракан поворачивает в противоположную сторону: при стимуляции левой церки он поворачивает направо и наоборот. А если стимулируются оба органа, таракан продолжает двигаться вперед, но значительно ускоряется.

Кроме электродов в рюкзаке таракана расположены:

• микроконтроллер с акселерометром;
• Bluetooth-антенна;
• аккумулятор;
• и инфракрасная камера с разрешением 32 на 32 пикселей.

Также на нем закреплены три инфракрасные метки – они нужны для точного отслеживания положения. Для этого инженеры использовали внешнюю систему слежения, состоящую из нескольких камер, с помощью которых система в реальном времени рассчитывает трехмерное положение маркеров в пространстве.

Интересно Двухколесный робот-акробат от Tenscent легко прыгает и держит равновесие: видео

Применение в лабораторных условиях

Разработчики продемонстрировали работу киборга, симулировав поисково-спасательную операцию. Таракана запустили на пол с расставленными высокими и низкими препятствиями и несколькими точками, представляющими интерес для спасателей, в части из которых были люди. В результате таракан обошел все точки и успешно определил, в каких из них находятся люди, а не другие теплые предметы, такие как микроволновая печь.

Симулируемая спасательная операция / Фото Thanh Tran-Ngoc et al. / arXiv.org, 2021