محققان MIT با توسعه یک حشره رباتیک موفق شدند پرواز سریع و حرکات دقیق مشابه حشرات را شبیهسازی کنند که میتواند پایهای برای رباتهای پرنده مستقل و عملیاتی در دنیای واقعی باشد.
به گزارش سرویس رباتیک تکناک، رباتهای مینیاتوری حشرهای به زودی میتوانند به ابزاری حیاتی در مناطق بحرانزده تبدیل شوند. پژوهشگران MIT از یک میکروربات رونمایی کردهاند که با سرعت و چابکی بیسابقهای پرواز میکند و حرکات ژیمناستیک حشرات واقعی را بازتولید میکند. این رباتهای کوچک قادرند پس از زمینلرزه در ساختمانهای فرو ریخته حرکت کرده و در فضاهایی که رباتهای بزرگ دسترسی ندارند، بازماندگان را شناسایی کنند.
این دستاورد نقطه عطفی در حوزه میکروروباتیک است، جایی که تا پیش از این ثبات پرواز و سرعت به مراتب از تواناییهای طبیعت عقبتر بود. نسلهای پیشین حشرات رباتیک تنها میتوانستند با سرعت کم و در مسیرهای قابل پیشبینی حرکت کنند، اما ربات جدید این محدودیت را برطرف کرده است.
با اندازهای تقریبا برابر یک میکروکاست و وزنی کمتر از یک گیره کاغذ، این حشره رباتیک از عضلات مصنوعی نرم برای بالهای بزرگ خود بهره میبرد که با فرکانس بالا حرکت میکنند و امکان پیچشهای تند، شتاب سریع و مانورهای هوایی مشابه حشرات را فراهم میآورند. اما سختافزار تنها کافی نبود؛ «مغز» هوشمند ربات با کنترلر مبتنی بر هوش مصنوعی، موقعیت و محیط اطراف را تحلیل کرده و حرکات آن را در زمان واقعی تعیین میکند، چیزی که سیستمهای کنترلی پیشین با تنظیمات دستی مهندسان قادر به ارائه آن نبودند و در حرکات پیچیده محدودیت داشتند.
بیشتر بخوانید: ساخت سبک ترین تراشه کنترل مغز حشرات برای عملیات های جاسوسی و نجات
کوین چن، دانشیار دپارتمان مهندسی برق و علوم کامپیوتر MIT، هدف پروژه را به وضوح بیان میکند: «ما قصد داریم این رباتها را در محیطهایی به کار ببریم که رباتهای چهارپره سنتی قادر به پرواز در آن نیستند، اما حشرات میتوانند به راحتی عبور کنند.» او میافزاید: «با استفاده از چارچوب کنترل الهامگرفته از زیستشناسی، عملکرد پروازی ربات ما از نظر سرعت، شتاب و زاویه پیچش تقریبا همسطح حشرات است و این گام مهمی به سوی تحقق هدفهای آینده ما به شمار میرود.»
برای مطالعه بیشتر: تبدیل سوسکهای زنده به رباتهای جاسوس
حتما بخوانید: آینده جنگها با رباتهای الهامگرفته از حشرات
فرآیند طراحی حشره رباتیک
برای دستیابی به این جهش، تیم چن با پروفسور جاناتان هاو از MIT همکاری کرده و یک استراتژی کنترلی دو بخشی طراحی کردند. بخش اول شامل یک کنترلکننده پیشبینی مدل است که مسیرهای پروازی پیچیده، از جمله پشتکها و گردشهای تند، را با رعایت محدودیتهای نیرو و گشتاور محاسبه و برنامهریزی میکند؛ با این حال، اجرای همزمان این سیستم به توان محاسباتی بسیار بالایی نیاز دارد.
برای غلبه بر این چالش، تیم از یادگیری تقلیدی بهره برد و یک مدل سبک یادگیری عمیق آموزش داد که بتواند این برنامهریزی را تقریبا آنی انجام دهد. هاو میگوید: «روش آموزش پایدار، عنصر کلیدی موفقیت این فناوری است.» نتایج شگفتانگیز بود؛ حشره رباتیک اکنون ۴۴۷ درصد سریعتر پرواز میکند و شتاب آن ۲۵۵ درصد بیشتر از نسخههای پیشین است. در آزمایشها، ربات ده پشتک متوالی را در یازده ثانیه اجرا کرد و حتی در مواجهه با باد، کمتر از پنج سانتیمتر از مسیر تعیینشده منحرف ش
کنترلکننده نوین به ربات اجازه میدهد حرکات سریع و کوتاه مشابه چشم حشرات انجام دهد که برای تثبیت دید به کار میرود و میتواند پایهای برای سیستمهای حسگر داخلی آینده باشد. چن تاکید میکند: «این رفتار پروازی تقلیدی از طبیعت، میتواند در زمان نصب دوربینها و حسگرها روی ربات، نقش حیاتی ایفا کند.» برنامههای آینده شامل پیادهسازی سیستمهای ناوبری مستقل است تا رباتها دیگر به ردیابی حرکتی خارجی متکی نباشند.
پروفسور سارا برگبرایتر از دانشگاه کارنگی ملون میگوید این پروژه نشان میدهد رباتهای پرنده در مقیاس حشرات به سطح بینظیر چابکی طبیعی نزدیک شدهاند و به زودی ممکن است خارج از آزمایشگاه به پرواز درآیند.
این مطالعه در مجله Science Advances به چاپ رسیده است.
