Redakcja: Jak działa i do czego służy stworzony przez Pana robot?

Mikołaj Rogóż: Mówiąc o robotach ludzie zazwyczaj wyobrażają sobie urządzenia zbudowane z metalu. Rzeczy o metalowych obudowach, z silnikami i urządzeniami nadawczo-odbiorczymi, umożliwiającymi kontrolę. Tylko, czy roboty muszą w ten sposób wyglądać?

Wyobraźmy sobie, że chcemy stworzyć bardzo małego robota, urządzenie o wielkości palca, mierzące centymetr lub dwa. Już w takiej skali możemy mieć problem ze zrobieniem dla niego silników, a co dopiero mówić o akumulatorach czy innych składowych naszego urządzenia. Zamiast tego możemy zmienić nieco koncepcję. Np. doprowadzać energię z zewnątrz, nie używać wewnętrznych akumulatorów, tylko świecić na niego. W przyszłości może być to światło słoneczne, ale na razie badacze używają głównie laserów. Co jeszcze musi mieć nasz robot? Mechanizm umożliwiający sterowanie, najlepiej z zewnątrz.

To właśnie zrobiliśmy w naszym laboratorium. Stworzyliśmy robota, którego jesteśmy w stanie sterować z zewnętrz wiązką lasera i jednocześnie w ten sam sposób zasilać. Kiedy robot leży na ziemi, wiązka lasera go skanuje, w jedną stronę bardzo wolno, w drugą bardzo szybko. Wówczas pełza on w kierunku, w którym go wolno skanujemy. W kierunku, w którym go szybko skanujemy robot nie zdąży się zgiąć.

Dlaczego pełza? Do konstrukcji wykorzystaliśmy materiał nazywany ciekłokrystalicznym elastomerem. Należy on do rodziny materiałów, które pod wpływem ciepła deformują się. To, w jaki sposób się zginają, a w jaki się odkształcają, zależy od tego, w jaki sposób je zaprojektujemy. Materiał, który zaprojektowaliśmy ma postać folii i w dotyku przypomina folię do pakowania żywności, którą można kupić w dowolnym supermarkecie. Różnica polega na tym, że po podgrzaniu wygina się ona w określony kształt, który w przypadku naszego robota stanowi sinusoidę w przekroju. Kiedy skanujemy robota, miejsce które oświetla w danym kierunku laser jest podgrzewane, przez co to miejsce odkształca się.

Pozostałe fragmenty robota są płaskie, co wywołuje ruch, jaki znamy z przyrody z obserwacji gąsienic. Nie ukrywamy, że przy jego tworzeniu inspirowaliśmy się właśnie przyrodą. Nawet w naszej wyobraźni, większość robotów jest nią inspirowana. Jeśli ktoś myśli „robot”, to od razu na myśl przychodzi mu humanoid, co już jest przecież inspiracją z przyrody, bo ludzie jakby nie było są jej częścią. Naszą inspiracją były gąsienice, ale w przyszłości myślimy o robotach wzorowanych na innych organizmach, głównie owadach.

Zaczęliśmy już projekt inspirowany nartnikami i mamy nadzieję, że w ciągu najbliższych lat stworzymy robota, który będzie się poruszał na wzór tych owadów. Nartnik to stworzenie żyjące i poruszające się po powierzchni wody. Wygląda jak pająk z bardzo długimi i bardzo cienkimi nogami, ale warto zaznaczyć, że nie jest to pająk, a owad z rodziny pająków.

Robot-gąsienica, którego skonstruowaliśmy ma wymiary: 15 mm długości, 3 mm szerokości i 50 mikrometrów wysokości, co odpowiada połowie grubości ludzkiego włosa. Wynika to z tego, że najpierw robimy folię, z której później tniemy paski i każdy taki pasek może się poruszać jak gąsienica, czyli jest robotem. Nasz robot potrafi wykonywać różne proste czynności oraz pokonywać proste przeszkody. Wspina się na niewielkie wzniesienia, przeciska przez niewielkie szczeliny, a nawet pcha przed sobą obiekty dziesięć razy cięższe niż on sam.

Jak to się dzieje? W małej skali działają inne proporcje sił. Jeśli np. zrzucimy ze 100 metrów mrówkę, to nic się jej nie stanie. Takich małych organizmów nie jesteśmy w stanie uszkodzić poprzez upadek, czyli grawitacyjne zderzenie z ziemią, ponieważ ich stosunek masy do sił, które działają po upadku jest na tyle odpowiedni, że pozwala im przeżyć upadek z takiej wysokości. Są one również w stanie skakać znacznie dalej niż jakiekolwiek żywe organizmy. Porównajmy żabę, która skacze stosunkowo daleko, do pchły. Pchła może przeskoczyć swoją długość do kilkuset razy, żaba zaś tylko kilka lub kilkanaście. To są nieporównywalne skale w świecie zwierząt. Każda skala rządzi się swoimi prawami. Tworząc takiego małego robota musieliśmy zmienić stereotypowe myślenie o robotach, czyli „akumulator, silnik, jakiś nadajnik, odbiornik”, przeciwstawiając temu po prostu kawałek materiału, zaprogramowany tak, żeby się wyginał w określony sposób i wiązkę lasera, która nim steruje oraz go zasila, pozwalając mu się zdeformować.

Nasz projekt realizowaliśmy we współpracy z ośrodkiem LENS we Florencji, a także z naukowcami pracującymi w innych częściach świata. Większość naszych projektów jest nadal czerpana z natury, która jawi się najlepszym wzorcem. Natura przez wiele lat sprawdziła pewne schematy. Sprawdzają się one do dziś, bo przecież zwierzęta i inne organizmy są w stanie żyć i przetrwać stosując mechanizmy ruchu czy pokonywania innych przeszkód. Wzorujemy się więc na najprostszych i najoczywistszych rozwiązaniach.

Po co tworzymy takie roboty? Na pewno w przyszłości pewne czynności i prace, które wykonuje człowiek, będą wykonywane przez roboty. To dzieje się już w tej chwili, duże roboty zastępują ludzi na halach produkcyjnych czy przemysłowych i montują chociażby samochody. W przyszłości to się też na pewno stanie z małymi robotami. Wyobraźmy sobie na przykład roboty, które będziemy połykać, docierające w określoną część ciała, do określonego organu, gdzie będą przeprowadzać jakaś operację lub uwalniać lekarstwo, a później nieinwazyjnie wydostawać się z naszego organizmu.

Oglądaj całość