Wspinające się roboty zainspirowane wzrostem roślin
Tam, gdzie większość widzi zielone liście roślin, uczestniczący w tym europejskim projekcie naukowcy dostrzegli roboty. Tak, właśnie roboty. Z pozoru może się wydawać, że rośliny i roboty zajmują miejsce na przeciwległych krańcach technologicznego spektrum. W rzeczywistości jednak badając sposób, w jaki rośliny rosną, pną się i poruszają, możemy się wiele nauczyć. Właśnie dlatego, korzystając ze wsparcia finansowanego przez UE projektu GrowBot, grupa naukowców wykorzystuje zdolności ruchowe roślin pnących do opracowania robotów. „Wzorując się na cechach tych roślin, postanowiliśmy zbudować roboty o niskiej masie i małych rozmiarach, które potrafiłyby przyczepiać się do powierzchni, znajdować drogę w pustych przestrzeniach i skutecznie poruszać się w scenariuszach, w których obecne roboty wspinające, wykorzystujące koła, nogi lub szyny, mogą utknąć lub spaść”, mówi Barbara Mazzolai, zastępczyni dyrektora ds. robotyki we Włoskim Instytucie Technologii.
Wprowadzenie inspirowanych roślinami zachowań do platform robotycznych
Naukowcy rozpoczęli od dokładnego zbadania roślin pnących, od ich anatomii i morfologii po biomechanikę, wzrost, ruch i zachowanie. Wnioski z tych badań wykorzystali następnie do zaprojektowania i opracowania robotycznych materiałów, siłowników, systemów przyczepiania i rozwiązań wzorowanych na biologicznych cechach roślin. Całą tę wiedzę i komponenty wykorzystano następnie w platformach robotycznych GrowBot. „Rośliny pnące były inspiracją dla każdego z mechanizmów, materiałów i systemów sterowania, w jakie wyposażyliśmy te platformy”, wyjaśnia Mazzolai. Znalazł się wśród nich rosnący robot z kontrolą behawioralną inspirowaną roślinami oraz robot poszukiwawczy przeznaczony do eksploracji otoczenia. W projekcie opracowano również trzecią platformę skoncentrowaną na pozyskiwaniu energii, która obejmuje inspirowane roślinami układy tryboelektryczne.
Autonomiczne technologie
Uczestnicy projektu wykorzystali nowo zdobytą wiedzę na temat roślin pnących do opracowania nie tylko platform robotycznych, a także szeregu autonomicznych technologii. Ich przykładem są nowatorskie miękkie komponenty robotyczne przeznaczone do integracji ze sztywnymi częściami ciała lub ich zastąpienia, rozwiązania w zakresie sztucznego mocowania oraz innowacyjne rozwiązania biohybrydowe do produkcji energii. Naukowcy opracowali również sztuczny wielofunkcyjny materiał działający przy ograniczonym lub zerowym udziale energii zewnętrznej. „W oparciu o te technologie powstały rozwiązania robotyczne przeznaczone dla konkretnych przypadków użycia, takich jak rolnictwo precyzyjne, modelowanie predykcyjne, obróbka przyrostowa i szereg zastosowań biomedycznych”, dodaje Mazzolai.
Innowacyjne rozwiązania robotyczne stają się rzeczywistością
Mazzolai przekonuje, że projekt GrowBot przesunął granice miękkiej robotyki inspirowanej biologią, a jednocześnie przyczynił się do poszerzenia wiedzy naukowej na temat roślin pnących. „Prace te pozwalają nam na lepsze zrozumienie biologii roślin pnących oraz wspierają rozwój innowacyjnych technologii, co toruje drogę do wykorzystania innowacyjnych rozwiązań robotycznych w najróżniejszych dziedzinach, od rolnictwa po konserwację budynków”, tłumaczy. Niektórzy badacze związani z projektem już badają wykorzystanie wspinających się, roślinopodobnych miękkich robotów jako czujników środowiskowych i/lub do kontroli środowiska wzdłuż pionowych lub poziomych powszechni w budynkach i wokół nich. To tylko jeden z przykładów prac realizowanych w związku z omawianym projektem. Zespół rozwija opracowane przez siebie technologie i platformy, ze szczególnym naciskiem na poprawę konstrukcji i sterowania rosnącego robota. Powstało także kilka nowych projektów mającymi na celu komercjalizację rozwiązań opracowanych w ramach omawianej inicjatywy. „Partnerzy projektu nadal aktywnie ze sobą współpracują, omawiając nowe pomysły na wspólne projekty i inicjatywy”, dodaje na koniec Mazzolai.
Słowa kluczowe
GrowBot, rośliny, roboty, projektowanie robotów, rośliny pnące, rolnictwo precyzyjne, obróbka przyrostowa
