Μια νέα σελίδα στην ιστορία της ρομποτικής ανοίγει αυτή τη στιγμή στην Ιταλία, καθώς ερευνητές από την Πίζα παρουσιάζουν ένα φιλόδοξο σχέδιο που θα μπορούσε να αναμορφώσει ριζικά την προσέγγισή μας στην εξερεύνηση δυσπρόσιτων περιοχών, από τα ερείπια μιας φυσικής καταστροφής έως την επιφάνεια του Άρη. Στο επίκεντρο αυτής της προσπάθειας βρίσκεται η βιομίμηση, η τέχνη της μίμησης φυσικών διαδικασιών, και μια νέα γενιά μικροσκοπικών ρομποτικών εξερευνητών που ποτέ δεν κουράζονται.
Ο Ντονάτο Ρομάνο, αναπληρωτής καθηγητής στο Ινστιτούτο Βιορομποτικής της Scuola Superiore Sant’Anna στην Πίζα, δημοσίευσε πρόσφατα μια σημαντική μελέτη στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Science Robotics. Ο τίτλος της μελέτης, «Jump, Recharge, Repeat» (Άλμα, Επαναφόρτιση, Επανάληψη), αναλύει πώς η νέα γενιά ρομπότ θα δανειστεί τα μυστικά των εντόμων για να επιτύχει κάτι που μέχρι σήμερα φαινόταν ακατόρθωτο: την πλήρη ενεργειακή αυτονομία.
Το Μυστικό της Φύσης: Ελατήρια Αντί για Μύες
Η φύση έχει βρει λύσεις σε πολλά προβλήματα εδώ και εκατομμύρια χρόνια, και ένα από αυτά είναι η ταχύτητα κίνησης μικρών οργανισμών. Οι παραδοσιακοί ηλεκτροκινητήρες και οι μπαταρίες έχουν περιορισμούς. Ωστόσο, έντομα όπως τα τζιτζίκια και οι ψύλλοι εκμεταλλεύονται έναν μηχανισμό «καταπέλτη». Αποθηκεύουν ελαστική ενέργεια σε ειδικές δομές του σώματός τους και την απελευθερώνουν ακαριαία, επιτυγχάνοντας άλματα που φτάνουν εκατοντάδες φορές το μέγεθός τους.
Η ομάδα του Ρομάνο προτείνει την υιοθέτηση αυτού του μηχανισμού. Αντί για ρομποτικά οχήματα με τροχούς που κολλάνε σε ανώμαλες επιφάνειες ή τετράποδα που απαιτούν μεγάλες ποσότητες ενέργειας, η λύση βρίσκεται σε μικροσκοπικά ρομπότ-έντομα που μπορούν να υπερπηδήσουν εμπόδια που μοιάζουν με βουνά για το μέγεθός τους. Αυτή η ευκινησία δεν συγκρίνεται με αυτήν των συμβατικών οχημάτων.
Ο Γρίφος της Ενέργειας
Ωστόσο, η ικανότητα άλματος αποτελεί μόνο τη μισή εξίσωση. Η μεγαλύτερη πρόκληση στη μικρο-ρομποτική είναι η ενεργειακή τροφοδότηση. Οι μικροσκοπικές μπαταρίες εξαντλούνται γρήγορα, ειδικά κατά τη διάρκεια εκρηκτικών κινήσεων. Στη μελέτη της Sant’Anna, προτείνεται η μετατροπή του ρομπότ σε έναν αυτόνομο οργανισμό που “τροφοδοτείται” από το περιβάλλον του.
Το μοντέλο «Jump, Recharge, Repeat» φαντάζεται μηχανές που δεν χρειάζονται πηγή ενέργειας. Μετά από κάθε άλμα, το ρομπότ προσγειώνεται και ξεκινά τη διαδικασία συγκομιδής ενέργειας. Είτε μέσω μικροσκοπικών ηλιακών κυψελών, είτε εκμεταλλευόμενο κραδασμούς, θερμοκρασιακές διαφορές ή την κρούση από την προσγείωση, τα ρομπότ θα επαναφορτίζουν τους μηχανισμούς τους για το επόμενο άλμα.
Σμήνη Εξερευνητών στη Γη και στο Διάστημα
Οι πιθανές εφαρμογές αυτής της τεχνολογίας είναι τεράστιες. Φανταστείτε σμήνη από χιλιάδες τέτοια ρομποτικά έντομα να απελευθερώνονται σε περιοχές που πλήττονται από σεισμούς. Αυτά τα μικρά, ευέλικτα και αυτόνομα ρομπότ θα μπορούσαν να εισέλθουν σε κατεστραμμένα κτήρια και να αναζητήσουν επιζώντες εκεί όπου κανένα άλλο μέσο ή διασώστης δεν μπορεί να φτάσει.
Επιπλέον, η προοπτική διαστημικής εξερεύνησης είναι συναρπαστική. Στον Άρη ή στη Σελήνη, όπου το έδαφος είναι κακοτράχαλο και η ηλιακή ενέργεια ή οι θερμοκρασιακές εναλλαγές είναι διαθέσιμες, αυτά τα ρομπότ θα μπορούσαν να περιφέρονται επ’ αόριστον, λειτουργώντας ως ακούραστοι ανιχνευτές και συλλέγοντας δεδομένα χωρίς τον κίνδυνο να «μείνουν» χωρίς μπαταρία.
Το Μέλλον είναι Βιομιμητικό
Φυσικά, η υλοποίηση αυτού του οράματος δεν θα είναι εύκολη. Η επιστημονική κοινότητα καλείται να λύσει δύσκολα ζητήματα που σχετίζονται με την αντοχή των υλικών στις συνεχείς καταπονήσεις, τη μίκρυνση των συστημάτων συλλογής ενέργειας και την ανάπτυξη «έξυπνων» αλγορίθμων, οι οποίοι θα επιτρέπουν στα ρομπότ να αποφασίζουν πότε να πηδήξουν και πότε να «ξεκουραστούν» για φόρτιση. Αυτή η επαναστατική προσέγγιση μπορεί να μας φέρει πιο κοντά σε ένα μέλλον όπου η ρομποτική θα αποτελεί αναπόσπαστο κομμάτι της καθημερινότητάς μας.
