AgnathaX

AgnathaX – najbardziej zaawansowana robotyczna ryba w historii

Inżynierowie od dawna podglądają przyrodę. To, co najlepsze już wymyśliła za nas Matka Natura, a my możemy jedynie to usprawniać. Teraz stworzono AgnathaX, czyli najbardziej zaawansowanego robotycznego minoga w historii.

Naukowcy tworzyli wcześniej zrobotyzowane węże czy węgorze, ale kopiowały one po prostu ruchy swoich biologicznych odpowiedników. AgnathaX idzie krok dalej – wykorzystuje symulację centralnego i obwodowego układu nerwowego (OUN i CUN) w celu zapewnienia bardziej naturalnych ruchów. Wyniki opublikowano w Science Robotics.

Co decyduje o ruchu ciała?

Twórcy robota inspirowali się nie tyle węgorzem, co rybami z rzędu minogokształtnych. AgnathaX to projekt naukowców ze szwajcarskiego uniwersytetu EPFL, japońskiego Uniwersytetu Tohoku, francuskiego Institut Mines-Télécom Atlantique oraz kanadyjskiego Université de Sherbrooke. Nadrzędnym celem uczonych było nie idealne odwzorowanie zachowania zwierząt w przyrodzie, a przeanalizowanie mechanizmów, dzięki którym CUN i OUN przyczyniają się do lokomocji.

Minóg morski

Do tej pory nie było jednego zdania dotyczącego podstaw ruchu zwierząt. Niektórzy naukowcy uważali, że to CUN (mózg i rdzeń kręgowy) w głównej mierze odpowiada za każdy lokomocję, ponieważ to w mózgu powstają sygnały, które poruszają nogami, skrzydłami czy płetwami. Inni twierdzili jednak, że to OUN (nerwy) jest szczególnie ważny, ponieważ w nerwach poruszających się kończyn powstają sygnały zwrotne odpowiedzialne za utrzymanie rytmu.

Prawda – jak zawsze – leży pośrodku. Dla lokomocji równie ważne jest współdziałanie CUN, jak i OUN. Potwierdzono to dzięki testom przeprowadzonym na AgnathaX.

Robot inny niż wszystkie

Robot AgnathaX jest zbudowany z dziesięciu połączonych segmentów. W każdym z nich jest silnik symulujący rolę mięśni prawdziwej ryby. Jest też mikroprocesor, który pełni rolę mózgu i sekwencyjnie aktywuje silniki w celu wytworzenia płynnego ruchu. W każdym z segmentów są czujniki, które odwzorowują nerwy i zbierają informację o tym, jak duży jest nacisk wody na każdą z sekcji podczas ruchu. U prawdziwych minogów w skórze są komórki wrażliwe na nacisk, które służą do tego samego celu.

Podczas testów przeprowadzonych w basenie, naukowcy odkryli, że robot najlepiej radził sobie, gdy oba układy (odpowiednik CUN i OUN) współpracowały ze sobą. Kiedy komunikacja między nimi została przerwana, ruch ryby-robota nie był już tak płynny.

Wykorzystując kombinację komponentów centralnych i peryferyjnych, robot mógł oprzeć się większej liczbie zakłóceń neuronowych i utrzymać pływanie z dużą prędkością, w przeciwieństwie do robotów wykorzystujących tylko jeden rodzaj komponentów. Odkryliśmy również, że czujniki siły w skórze robota, wraz z fizycznymi interakcjami ciała robota i wody, dostarczają użytecznych sygnałów do generowania i synchronizacji rytmicznej aktywności mięśni niezbędnej do lokomocji.

dr Kamilo Melo z EPFL, współtwórca robota

Testy AgnathaX mogą nie tylko doprowadzić do powstania jeszcze lepszych i wydajniejszych robotów, ale także do opracowania skuteczniejszych metod leczenia urazów rdzenia kręgowego u ludzi.