23.07.2019
PL EN
20.05.2019 aktualizacja 20.05.2019
Marek Matacz
Marek Matacz

Zielone roboty

Fot. IIT-Istituto Italiano di Tecnologia; robot przypominający zielony wąs owija się wokół łodygi męczennicy. Zawija się i wspina, korzystając z mechanizmów, wykorzystywanych przez rośliny do transportu wody. Fot. IIT-Istituto Italiano di Tecnologia; robot przypominający zielony wąs owija się wokół łodygi męczennicy. Zawija się i wspina, korzystając z mechanizmów, wykorzystywanych przez rośliny do transportu wody.

W ramach pionierskich badań włoski zespół pracuje nad robotami, które naśladują rośliny - pną się jak bluszcz czy wrastają w ziemię jak korzenie. Na razie powstały jedynie proste konstrukcje. Ich twórcy mają jednak śmiałe plany.

Wyobraźnia inżynierów i wynalazców chodzi różnymi drogami - świadczy o tym historia dr Barbary Mazzolai z Włoskiego Instytutu Technologii (IIT). Badaczka, zainspirowana toskańskimi winoroślami, wpadła na pomysł, aby mechanizmy przewidziane przez przyrodę dla roślin wykorzystać do budowy robotów. Choć od dłuższego czasu w internecie można oglądać niewiarygodne wręcz filmy z robotami wzorowanymi na ludziach i różnych zwierzętach, to roboty-rośliny mogą wydawać się dziwnym pomysłem. Humanoidy mogą przecież chodzić i np. przenosić różne przedmioty, roboty-psy - nieść bagaż żołnierzom, sztuczny wąż może wpełznąć pod gruz czy do rury... ale co miałby robić robot-roślina?

Dr Mazzolai i jej współpracowników interesuje m.in. ruch roślin. Nawet i one nie są przecież statyczne, choć ich ruch jest zwykle na tyle powolny, że trudno go w ogóle dostrzec. O co dokładnie chodzi? Po pierwsze, rośliny rosną - zarówno w górę, jak i w dół; łodygi kierują się w stronę światła i z dala od grawitacji, a korzenie - przeciwnie, szukając wody. Liście czy kwiaty zamykają się i otwierają, a owadożerne gatunki chwytają insekty.

Na łamach "Nature Communications" włoska grupa zaprezentowała niedawno miękkiego robota, który wyglądem i zachowaniem przypomina wspinające się w górę i nawijające się na różnego rodzaju podpory pnącza (https://www.eurekalert.org/multimedia/pub/191095.php). Badacze wyjaśniają, że sztuczne pnącze do swojego ruchu, podobnie jak pierwowzór, wykorzystuje transport wody i jonów. Giętka rura z tworzywa sztucznego wypełniona jest płynem z jonami, który reaguje na niewielkie napięcie elektryczne i przemieszcza się pod jego działaniem. Podłączając i odłączając prąd można sprawić, że sztuczne pnącze zawija się lub prostuje.

Badacze podają przykładowe możliwe zastosowania takiej technologii. Dzięki niej miałyby powstać giętkie ramiona robotów czy elementy tzw. inteligentnych ubrań. W ramach nowego projektu "GrowBot" włoscy specjaliści zamierzają jednak pracować nad wspinającym się robotem-pnączem, który wykorzysta różne podpory, dopasuje swój ruch do napotykanego otoczenia i ominie rozmaite przeszkody. Miałby docierać w miejsca, do których żadne inne urządzenia nie mogą, aby np. umieszczać tam choćby czujniki. Na projekt badacze otrzymali już od Komisji Europejskiej grant w wysokości 7 mln euro. "W przyszłości będziemy mieć wspinające się roboty. Tego dotyczy nowy projekt >GrowBot<. Muszą one poruszać się wbrew grawitacji, a nie zgodnie z nią. Wyzwanie więc polega na tym, aby opracować lepiej dopasowane, być może bardziej elastyczne materiały oraz mechanizmy pozwalające robotom na pokonanie ziemskiego przyciągania" - wyjaśnia dr Mazzolai.

Wcześniej natomiast badacze zaprezentowali inną konstrukcję. W jej skład wchodziły inteligentne korzenie. Na szczycie żywych korzeni znajdują się komórki wykrywające m.in. światło, wilgotność, temperaturę czy substancje odżywcze. Aby przemieszczać się przez glebę, korzenie rosną, zwiększając swoją strukturę o kolejne komórki. W swojej konstrukcji naukowcy starali się zrekonstruować te mechanizmy. Jeden ze sztucznych korzeni potrafi więc rosnąć, lecz zamiast mnożących się komórek, do wzrostu wykorzystuje druk 3D. Drugi natomiast zgina się w różnych kierunkach w reakcji na wilgotność, temperaturę, grawitację i dotyk. Naukowcy mówią o stworzeniu robotów, które będą wnikać w glebę i sterować swoim wzrostem, kierując się siłą ciążenia, obecnością wody czy innymi substancjami chemicznymi. Wśród zastosowań badacze wymieniają monitoring gleby, poszukiwania zanieczyszczeń czy złóż - kiedyś, być może - nawet na innych planetach. Mówią także np. o nowego typu endoskopach, które w trakcie medycznych zabiegów będą mogły wnikać w delikatne narządy człowieka.

"To jest rewolucja w robotyce, ponieważ taki robot potrafi tworzyć własne ciało i z pomocą technologii druku trójwymiarowego przemieszczać się w stronę wybranego bodźca. Zatem warstwa po warstwie, robot buduje sam siebie" - opowiada dr Mazzolai, która w 2015 r. została uznana przez serwis RoboHub za najbardziej wpływową kobietę robotyki. "Cel jest taki, aby stworzyć autonomiczne roboty, które będą poszukiwać w środowisku różnorodnych substancji - wody i różnych związków chemicznych, także niebezpiecznych, jak np. metale ciężkie" - dodaje badaczka. (https://www.youtube.com/watch?v=G5h4Cmk-6n8&feature=youtu.be).

Czy ambitne cele włoskich konstruktorów uda się osiągnąć, trudno w tej chwili powiedzieć. Można mieć wątpliwości, czy np. do badania gleby, od wwiercającego się w ziemię robota, którego można potem przenieść w inne miejsce, lepiej nada się robot, który >wrośnie< w daną lokalizację, zużywając przy tym niemałe ilości materiału. Z drugiej strony mogą się pojawić nowe potencjalne zastosowania, które jeszcze nie przyszły nikomu do głowy. Trzeba też pamiętać, że badania znajdują się na bardzo wstępnym etapie, co widać choćby po prezentowanych konstrukcjach. A patrząc na historię robotyki warto przypomnieć sobie np. maszyny humanoidalne, które z początku ledwie radziły sobie z chodzeniem, a dzisiaj biegają po rozrzuconym gruzie czy z gracją akrobaty robią salta. Może więc za jakiś czas przyzwyczaimy się do maszyn-ludzi, maszyn-zwierząt i maszyn-roślin.

Nauka w Polsce - PAP, Marek Matacz

Copyright © Fundacja PAP 2019