Een robot 'hoort' en gebruikt het oor van een sprinkhaan

Een robot die wordt ontwikkeld aan de Universiteit van Tel Aviv "hoort" elektrische signalen dankzij een natuurlijke sensor:het oor van een dode sprinkhaan.

Tot dusverre is de oproep en reactie die mogelijk is gemaakt door een sprinkhanenoorrobot een eenvoudige. Als een onderzoeker klapt, registreert het oor van de sprinkhaan het geluid en beweegt de robot vooruit. Wanneer een onderzoek twee keer klapt, beweegt de robot achteruit.

De demonstratie van het combineren van robotplatforms en biologische elementen opent echter de deur voor een opwindende reeks nieuwe toepassingen, volgens Dr. Ben M. Maoz, een hoofdonderzoeker van het project en een professor aan de Iby en Aladar Fleischman Faculteit Ingenieurswetenschappen en de Sagol School of Neuroscience.

"Je kunt je allerlei soorten taken voorstellen die tegenwoordig dierlijke sensoren gebruiken, die kunnen worden vervangen door dergelijke robots, bijvoorbeeld het ruiken van drugs en explosieven", vertelde Dr. Moaz aan Tech Briefs .

De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift Sensors .

Hoe de Locust-Ear-on-a-Chip eruit ziet

Een microfluïdische chip wordt aangesloten op een speciaal ontworpen zuigelektrode. De gehoorzenuw, die zich in de chip bevindt, wordt voorafgaand aan de opname in de zuigelektrode getrokken. De "ear-on-a-chip" fungeert als sensor en reageert vervolgens op geluiden.

Naast de aangepaste chip en zuigelektrode bevat het robotplatform een ​​signaalversterker en een controller en signaalprocessorsysteem (CSPS).

De ear-on-a-chip houdt het oor in leven door zuurstof en voedsel aan het orgel te leveren, terwijl de elektrische signalen uit het oor van de sprinkhaan worden gehaald en versterkt en naar de robot worden verzonden.

Samen met sprinkhanenexpert prof. Amir Ayali (van de School of Zoology) en geluidsexpert prof. Yossi Yovel (van de Sagol School of Neuroscience) verving Dr. Maoz de elektronische microfoon van de robot door een oor van een dood insect.

Het oor detecteert signalen uit de omgeving, in dit geval trillingen in de lucht. De speciale chip zet vervolgens de insecteninvoer om naar die van de robot.

Dit soort prestatie - een vervanging van technologische systemen door biologische - zorgt volgens Dr. Maoz voor een betere gevoeligheid en energie-efficiëntie.

"Biologische systemen verbruiken verwaarloosbare energie in vergelijking met elektronische systemen. Ze zijn miniatuur, en daarom ook extreem zuinig en efficiënt", zei Maoz in maart .

In een Q&A met Tech Briefs hieronder beschrijft Dr. Maoz het soort toekomst dat hij voor ogen heeft met technologie die echt uit de natuur komt.

Tech Briefs :Wat is de betekenis van deze prestatie?

Dr. Ben M. Maoz :De betekenis van dit werk is om een ​​proof of concept te laten zien dat we in staat zijn om biologische elementen te integreren met robotplatforms. Meer specifiek laten we zien dat we het hoorsysteem, dat als input voor geluid kan dienen, kunnen gebruiken om een ​​robot te navigeren.

Hier laten we het zien voor het geluidssysteem, maar het opent veel deuren voor meer toepassingen.

Kijk naar een 'Smellicopter' die vlucht

Een Tech Briefs TV-video laat zien hoe een team van de Universiteit van Washington een live mottenantenne aan hun drone heeft toegevoegd.

Tech Briefs : Ben je van plan een systeem te bouwen waarbij zuurstof en voedsel nodig zijn? Of ben je van plan om het oor van de sprinkhaan na te bootsen en een hardware-equivalent te bouwen?

Dr. Maoz :Deze kwestie is een van de belangrijkste uitdagingen van het project. We moesten een geavanceerd apparaat ontwerpen dat constant zuurstof en voedingsstoffen aan het sprinkhanenoor geeft om het in leven te houden.

Tech Briefs :Moet je de voedingsstoffen vernieuwen? Hoe vaak?

Dr. Maoz :Ja, verse voedingsstoffen moeten aan het oor worden gegeven. We kunnen het handmatig doen na 4-6 uur of met een perfusiesysteem dat we hebben, dat het continu kan doen.

Tech Briefs :Hoe ziet dit systeem eruit?

Dr. Maoz :Het apparaat is een "microfluïdische chip" met speciale kanalen en houders die het oor dicht bij de lucht houden, maar ook binnenin zit een speciale vloeistof die het oor van de nodige voedingsstoffen voorziet.

Tech Briefs :Wat inspireerde je om met een sprinkhaan te gaan?

Dr. Maoz :Ik was gezegend om te werken met Prof. Yossi Yovel, een geluidsexpert, en Prof. Amir Ayali, een sprinkhanenexpert. Dus besloten we hiermee te beginnen, bovenop de geweldige hoormogelijkheden die de sprinkhaan heeft.

Tech Briefs :Is de sprinkhanentoepassing meer een demonstratie? Wat kun je doen met een robot die zo'n detector heeft?

Dr. Maoz :Omdat het project zo ambitieus was, wilden we beginnen met het integreren van een zintuig dat relatief "gemakkelijk" te vergelijken is met elektronische sensoren (in dit geval een microfoon). Nu we weten dat het concept echt werkt, werken we aan andere waarnemingsmogelijkheden (zoals geur) die met de huidige technologie veel moeilijker te creëren zijn.

Tech Briefs :Zie je een toekomst waarin de technologie meer biologisch is, zoals "Smellicopters?" Wat zijn de voordelen van meer biologische technologie?

Dr. Maoz :Miljoenen jaren van evolutie hebben kleine, gevoelige en efficiënte sensoren kunnen creëren die we met de technologie van vandaag niet kunnen nabootsen. Daarom willen we deze geweldige mogelijkheden van detectie gebruiken en integreren met robotplatforms.

Tech Briefs :Wat is de volgende test? Gaat het om het verfijnen van de sprinkhanentoepassing of het uitproberen van nieuwe ideeën met soorten organismen?

Dr. Maoz :We denken momenteel na over het integreren van "het beste van alle werelden", wat een reeks sensoren van verschillende insecten kan zijn. Dit kan het werken met één zintuig van meerdere organismen zijn, of meerdere sensoren van verschillende organismen. Na het publiceren van de krant hebben veel mensen contact met ons opgenomen met gekke en interessante ideeën en toepassingen waar we momenteel naar aan het kijken zijn.

Heb je ideeën? Wat denk je van een meer biologische kijk op technologie? Deel uw vragen en opmerkingen hieronder.