Küborgid tulevad: prussakad said puldiga kaugjuhtimise

Selline näeb välja kaugjuhitava prussaka ranits ja keha tagaosal asuv päikesepaneel. Foto: RIKEN

Teadlased on juba aastaid üritanud leida viisi, kuidas kasutada elus putukaid pisikeste iseliikuvate kaugjuhitavate robotitena. Jaapani teadlased suutsid nüüd luua prussakale piisavalt kerge päikesepaneeliga «seljakoti», mis sisaldab kõiki kaugjuhtimiseks vajalikke mooduleid ning eksoskeleti, mis paneb jäsemed soovitud suunas liikuma. Küborg ehk roboputukas suudab päris pikalt käsklustele alluda.

RIKENi teadlaste juhitud rahvusvaheline tiim varustas prussaka pisikese juhtmevaba juhtimismooduliga, mille toiteallikaks on päikesepatarei külge kinnitatud laetav aku. Vaatamata jäsemete liigutamiseks kasutatud mehaanilistele seadmetele lubavad ülikerge elektroonika ja painduvad materjalid putukatel muul ajal vabalt liikuda, kuid vajadusel saab nende liigutusi ka täpselt juhtida. Septembri alguses teadusajakirjas npj Flexible Electronics avaldatud teadustöö tulemused on kasutatavad nii keskkonnauuringuteks kui miks mitte ka spiooniseadmetes. Küborge saab saata näiteks sinna, kuhu muude vahenditega ligi ei pääse.

Prussaka liigutusi juhitakse raadio teel, stimuleerides akutoitel prussaka jalgade külge kinnitatud elastseid manipulaatoreid. Töörühm katsetas lahendust suure madagaskari prussaka peal, mis on tavalisest palju suurem - ligi kuue sentimeetri pikkune ning lennuvõimetu. Küborg suudeti juhtimisele allutada kuni kolmekümneks minutiks, selle aja jooksul sai teda juhtida vasakule-paremale pöörama suunates.

Aku piisavalt laetuna hoidmine on teadlaste arvates putukate kasutamisel ülioluline, sest  keegi ei taha, et äkitselt kontrolli alt väljunud küborgprussakate kari sihitult ringi rändama hakkaks. Kuigi aku laadimiseks on võimalik ehitada dokkimisjaamu, võib sinna tagasi juhtimine ning putukate laadimas hoidmine olla liiga tülikas, seega oli parim lahendus paigutada ülikergesse «seljakotti» päikesepatarei, mis suudab pidevalt aku täis laetuna hoida.

Küborgi disain pole veel kaugeltki ilus, kuid katsetes käigus selgus, et see takistab putuka vaba liikumist minimaalselt ning lubab kuni pool tundi järjest prussakat raadio teel juhtida. Muul ajal saab aga ta oma tavalist elu edasi elada, ilma et ranits liiga palju takistaks. Foto: RIKEN

Kenjiro Fukuda juhitud RIKENi teadlaste tiim kinnitas madagaskari prussakale  juhtmevaba jäsemete juhtimise mooduli ning liitium-polümeeraku, mis mahutati selga, kasutades selleks spetsiaalselt disainitud seljakotti, mis oli täpselt kujundatud mudelprussaka keha järgi. Seljakott oli 3D-printeris välja prinditud elastse polümeeriga ja sobitus ideaalselt prussaka kehakujuga, hoides jäika elektroonikamoodulit rindmikuosas kindlalt paigal rohkem kui kuu aja jooksul.

Üliõhuke 0,004 mm paksune orgaaniline päikesepatarei moodul paigaldati kõhuosale. Selle väljundvõimsus oli 17,2 mW, mis on enam kui 50 korda rohkem, kui senistel elusatele putukatele mahutatud energiaseadmetel.

Pärast prussakate loomulike liigutuste uurimist mõistsid teadlased, et putuka kõht muudab liikudes kuju ja eksoskelett tuleb vastavalt ümber disainida. Selleks loodi kleepuvad ja mittekleepuvad osad, mis võimaldasid eksoskeletil painduda, kuid samal ajal ka keha külge kinni jääda. Kui katsetati paksemaid päikesepatareisid või kui eksoskeleti osad olid ühtlaselt kinnitatud, kulus prussakatel sama distantsi läbimiseks kaks korda kauem aega.

Akut laeti valgusega 30 minutit ning loomad pandi juhtmevaba kaugjuhtimispuldi abil nagu mudelautod edasi liikudes vasakule või paremale pöörama.

Fukuda sõnul leidsid nad lõpuks just sellise disainilahenduse, millega putuka kehakuju muutumine liikumise ajal ei takista eksoskeleti toimimist. Tulevikus saaks seda süsteemi kohandada ka teistele putukatele, nagu näiteks mardikad või isegi lendavad suuremad putukad, miks mitte tsikaadid.