Zdalnie sterowany chrząszcz

chrzaszczJestem studentem 4 roku Mechatroniki, kierunku który uchodzi za jeden z ciekawszych dostępnych z całej palety oferowanych przez Politechniki. Rozpoczął się rok akademicki, w trakcie pisania tego artykułu trwa właśnie jego pierwszy tydzień. Przez te wszystkie lata przyjąłem sobie pewny system. Jak każdy student główkuję jak tu robić, żeby zbytnio się nie orobić, dlatego też staram się ograniczać liczbę zajęć tylko do tych, które są na prawdę warte uwagi. Mój system polega na chodzeniu w pierwszym tygodniu na wszystkie (serio wszystkie) zajęcia i ocenianiu na podstawie tego co się zobaczy, czy w dalszej przyszłości jest sens, abym był na nich obecny. W grę wchodzi wiele czynników, lecz głównymi jest to czy wykład jest ciekawy oraz oczywiście to czy jest konieczność na niego chodzić, gdyż jak wiadomo wielu wykładowców wręcz kara za nieobecności pomimo tego iż regulamin jasno określa to, że wykłady są nieobowiązkowe. Idąc więc na wykład zawsze mam nadzieję, że będzie nudny jak flaki z olejem i z czystym sercem będę mógł go sobie odpuścić. Tak też było dzisiaj, lecz trafiłem niestety (lub stety) na wykład pt. „Mikrosystemy Elektro-Mechaniczne” w skrócie MEMS (z ang. Micro Electro-Mechanical Systems). Jedno z wyłożonych zagadnień przykuło moją uwagę, postanowiłem zagłębić się w temat i nawet skrobnąć coś o tym.

W to czym jest samo zagadnienie MEMS nie zamierzam się wgłębiać, bo zdecydowanie zbyt mało jeszcze o tym wiem, co mam nadzieję zmieni się po odbyciu 10cio tygodniowej serii wykładów na ten temat. To co dalej napiszę będzie opierać się w bardzo dużej mierze o to co dowiedziałem się z przekazu Doktora, który prowadzi zajęcia.

Przejdźmy do konkretów. Jak pewnie większość, zdajesz sobie sprawę również i Ty drogi Czytelniku, że spora część innowacji technologicznych opiera się o obserwowanie natury. To właśnie matka Ziemia podsunęła nam wiele pomysłów w dziedzinie technologii – wszelakiej. Począwszy od robotów gekonów chodzących po ścianach, przez roboty latające, aż po właśnie zdalnie sterowanego chrząszcza. Głównym zastosowaniem małych robotów latających jest przydatność wojskowa. Fruwający robocik z kamerką, który w jak największym stopniu wygląda jak stworzenie naturalne, to idealny sposób na prowadzenie działań szpiegowskich. Głównym problemem takich konstrukcji jest ich czas działania, a więc również i zasięg. Urządzenie musi być małe, dlatego niestety nie ma też zbyt wiele miejsca na akumulator. Natura radzi sobie z tym faktem w jak dotąd niepojęty dla nas sposób. Idealnym przykładem jest tutaj koliber, który waży średnio ok. 3 gramy i jest w stanie zjeść drugie tyle, czyli 3 gramy pokarmu. Tak „zatankowany” ptaszek potrafi bez postoju pokonać dystans 500 mil (ponad 800 km). Po drugiej stronie wyobraźcie sobie mechanicznego robokolibra, którego lot jest ograniczony do 15 minut. Słabo. Ta podbramkowa sytuacja skłoniła naukowców do zmiany strategii. Po co konstruować własne rozwiązanie, skoro można skorzystać z tego co oferuje przyroda i jedynie zmusić ją do posłuszeństwa człowiekowi? Tak właśnie powstał projekt tytułowego chrząszcza, czyli jedna z części programu HI-MEMS (z ang. Hybrid Insect Micro-Electro-Mechanical Systems – przetłumaczyłbym to jako Mikrosystemy Elektro-Mechaniczne zintegrowane z owadami) finansowanego przez DARPA.

Co prawda jest to projekt z 2009 roku, ale to, że nie jest to jakaś nowinka nie definiuje tego czy jest to rozwiązanie interesujące. To wszystko zaczęło się oczywiście od wybrania odpowiedniego osobnika, który podoła zadaniu. Zestaw potrzebny do zawładnięcia nad owadem składa się z płytki drukowanej małych rozmiarów, w której skład wchodzi mikroprocesor, odbiornik radiowy oraz bateria. W sumie jakieś 1.3 grama. Udowodniono naukowo, iż chrząszcz jest w stanie transportować ładunek o wadze maksymalnie 30% swojej masy ciała. Nie trudno obliczyć, że potrzebna nam mięśniaka o masie co najmniej 4.5 grama. Wydumano, iż gatunek Mecynorhina Torquata będzie do tego zadania w sam raz. Chrząszcze z tego gatunku mają długość ok. 7 cm i wagę lekko ponad 8 gramów.

OK, więc mamy już materiał, teraz pora wyjaśnić jak ma to działać. Całe oprzyrządowanie umieszcza się na ciele owada jeszcze w czasie jednej z pierwszych faz jego rozwoju – gdy jest poczwarką. Do jego systemu nerwowego podłącza się w odpowiednich miejscach elektrody, które podając odpowiednie ilości prądu o określonej specyfikacji mają za zadanie wydawać mimowolne rozkazy mięśniom osobnika. Chrząszcze po obu stronach „głowy” mają – nazwijmy to – czujniki, które pozwalają mu określić czy przemieszcza się w kierunku kolizyjnym z przeszkodą. W ten sposób chrząszcz wie, w którą stronę skręcić, aby nie wejść lub wlecieć na przeszkodę. To bardzo proste. Wykrycie przeszkody przez lewy czujnik skutkuje skrętem w prawo i na odwrót. A więc, odpowiedni impuls wygenerowany po jednej ze stron skutkuje tym, że chrząszcz jest niejako oszukiwany co do obecności przeszkody i zmuszony do tego, aby skręcić kiedy chcemy i w stronę, którą chcemy. To jeszcze nie wszystko! Istnieje również sposób, aby zmusić owada do latania lub do wylądowania. Służy do tego elektroda umieszczona tuż pod jego pancerzem w okolicach skrzydeł (widać na załączonym rysunku). Sygnał o częstotliwości dajmy na to 100 Hz (tutaj po pierwsze nie wiem czy dobrze pamiętam, a po drugie Doktor nie był tego pewien, ale to mało znaczące) pobudza osobnika do lotu, natomiast sygnał o innych właściwościach sprawia mu ból, którego skutkiem jest swojego rodzaju paraliż zmuszający go do zaprzestania przemierzania przestworzy.

No i to w zasadzie tyle, czy też ja bym raczej powiedział – aż tyle. Dla jednych jest to bardzo fajna ciekawostka, dla innych jest to mega nudna i zbędna wiedza, która #nikogo. Znajdą się też tacy, którzy powiedzą „biedne zwierzątko”. I w sumie nad tym też warto byłoby się zastanowić. Nie ma co tutaj dyskutować – jest to poważne ingerowanie w naturę do tego w nie do końca subtelny sposób. Jakby nie było jest to coś w rodzaju ubezwłasnowolnienia stworzenia, które może również odczuwać przy tym ból, a więc jest to również sadyzm. Nikt nie lubi owadów, ale jednak są to stworzenia takie same jak inne. Z drugiej strony taka technologia może nieść ludziom pomoc na wiele różnych sposobów. Czy jest to dla Was dobre? Zastanówcie się sami… :)

Obrazek: paranormalne.pl