Ko tehnologija oponaša naravo: razvili robotsko žabico, ki skače, plava in ne potrebuje mišic

Ko žaba začuti nevarnost, ne izgublja časa z razmišljanjem. Napne zadnje noge, se odrine in že je nekaj deset centimetrov ali celo metrov stran. Če pristane v vodi, nič hudega. Nekaj zamahov in že plava proti varnejšemu zavetju. Narava je takšno gibanje izpopolnjevala milijone let, znanstveniki pa zdaj poskušajo njene rešitve prenesti v svet robotike. In kot kaže, jim gre vse bolje.

Raziskovalci ameriške univerze Michigan in Kalifornijske univerze v Los Angelesu (UCLA) so razvili majhnega robota, ki se lahko premika s skoki, premaguje ovire in z dodatno opremo celo plava. Na prvi pogled sicer ne spominja prav veliko na žabo. Namesto zelene kože, velikih oči in dolgih zadnjih nog ima nenavadno ogrodje, prožne elemente in nekaj elektronike. Toda njegova največja posebnost ni videz, temveč način premikanja.

Skrivnost je v prožnosti

Večina robotov se premika s pomočjo motorjev, zobnikov in drugih mehanskih sestavnih delov. Ti so lahko precej zapleteni, porabljajo energijo in povečujejo težo naprave. Ameriški raziskovalci so ubrali nekoliko drugačno pot. Njihov robot za skoke uporablja elastične elemente, ki se najprej upognejo in v sebi shranijo energijo, nato pa jo sunkovito sprostijo.

Trava, listje in neravna tla so za majhne robote precejšen izziv. Ta jih premaguje s skoki, podobno kot njegove žive vzornice. / Foto: Dezhong Tong/University of Michigan/UCLA

Podobno deluje napeta vzmet ali lok. Ko se energija sprosti, robota požene v zrak. Prav v tem je njegova podobnost z žabo, ki pri skoku izkorišča moč mišic in prožnost svojega telesa. Prednost takšnega sistema je, da za kratek, močan odriv ni potreben velik motor. Majhna naprava lahko zato doseže presenetljivo živahno gibanje, čeprav je njena zgradba razmeroma preprosta.

Znanstveniki so robota preizkusili na različnih podlagah. Skakal je po travi, se premikal po neravnem terenu in preskakoval manjše ovire. Uspešno je premagoval tudi stopnice, kar je za tako majhno napravo precejšen dosežek. Kolesa bi se na takšnih površinah lahko zataknila, robot pa oviro preprosto preskoči.

Ko skakanje ni dovolj, zaplava

Toda raziskovalci se niso zadovoljili zgolj s skakanjem. Robota so opremili še z dodatki, ki mu omogočajo premikanje po vodi. Z ustreznimi lopaticami lahko energijo prožnega mehanizma uporabi tudi za plavanje. To pomeni, da se lahko ista osnovna naprava prilagodi različnim okoljem. Na kopnem skače, v vodi pa se premika s pomočjo zamahov. Seveda se s pravimi žabami še ne more kosati. Te so mojstrice usklajenega gibanja, medtem ko mora njihov robotski sorodnik za različne naloge še vedno uporabljati prilagojene dodatke.

Robotska žabica se ne ustraši niti vode. Z dodatnimi lopaticami lahko svoj prožni pogonski mehanizem uporabi tudi za plavanje. / Foto: Dezhong Tong/University of Michigan/UCLA

A prav takšna vsestranskost je za raziskovalce pomembna. V naravi namreč teren ni vedno raven in suh. Majhni roboti, ki bi se lahko premikali po travi, kamenju, blatu ali vodi, bi bili uporabni tam, kjer običajna kolesna vozila hitro obtičijo.

Majhen robot, velike možnosti

Čeprav je robotska žabica za zdaj predvsem raziskovalni prototip, bi lahko podobne naprave v prihodnosti uporabljali pri raziskovanju težko dostopnih območij, pregledovanju okolja ali iskanju poti skozi zapletene prostore.

Predstavljajmo si na primer majhnega robota, ki bi lahko preskočil kamen, se prebil skozi visoko travo in nato preplaval manjšo vodno oviro. Takšne sposobnosti bi bile koristne pri okoljskih raziskavah ali pregledovanju območij, ki so za ljudi nevarna oziroma težko dostopna.

Rdečeoka drevesna žaba je prava mojstrica skakanja in plezanja. Njen robotski sorodnik se mora od nje še marsičesa naučiti. / Foto: iStock

Do takšne uporabe je seveda še dolga pot. Raziskovalci morajo izboljšati predvsem nadzor gibanja, zanesljivost in sposobnost samostojnega premagovanja različnih ovir. Toda že sedanji poskusi kažejo, da se lahko roboti veliko naučijo od živali.

Zgodbo o nenavadni napravi so predstavili tudi na znanstvenem portalu Live Science, raziskava pa je bila objavljena v reviji Science Advances. In čeprav robotska žabica za zdaj ne zna regljati, loviti muh ali se skrivati med lokvanji, ima pred svojimi živimi sorodnicami vsaj eno prednost: kadar se utrudi, je ni treba hraniti z žuželkami. Dovolj je, da ji znova zagotovijo energijo za naslednji skok.