V MIT pracujú na lietajúcich robotických opeľovačoch. Včely zatiaľ nenahradia

Hovorí sa, že ak by zrazu vyhynuli včely, ľudstvo by ich o niekoľko rokov nasledovalo. Včely síce nie sú jedinými opeľovačmi rastlín, ale majú na tejto činnosti zďaleka najväčší podiel. Aj preto vedecké tímy po celom svete pracujú na metódach umelého opeľovania, ktoré by v budúcnosti umožnili pestovať ovocie a zeleninu vo viacúrovňových skladoch, alebo napríklad aj vo vesmíre.

Vedci z MIT vyvíjajú robotický hmyz, ktorý by jedného dňa mohol vykonávať presné opeľovanie. Ten deň sa však nachádza vo vzdialenej budúcnosti, lebo ani tie najlepšie mikroroboty sa nevyrovnajú včelám, pokiaľ ide o vytrvalosť, rýchlosť a manévrovateľnosť.

Predchádzajúce verzie robotického hmyzu sa skladali zo štyroch rovnakých jednotiek, každá s dvoma krídlami, kombinovaných do obdĺžnikového tvaru o veľkosti mikrokazety. Bola to však neefektívna konfigurácia. Predchádzajúcu verziu lietajúceho mikrorobota z MIT zobrazuje nasledovné video:

Vedci, inšpirovaní anatómiou prirodzených opeľovačov, prepracovali svoj dizajn a vytvorili malé, vzdušné roboty, ktoré sú oveľa agilnejšie a odolnejšie ako predchádzajúce verzie.

Nové robotické „včely“ sa môžu vznášať asi 1 000 sekúnd, čo je viac ako 100-krát dlhšie oproti predošlej verzii. Vážia menej ako kancelárska sponka a dokážu lietať výrazne rýchlejšie ako podobné roboty a zároveň vykonávať akrobatické manévre. Nový robot dosiahol priemernú rýchlosť 35 centimetrov za sekundu (1,26 km/h). To je najrýchlejší let, aký výskumníci zaznamenali, pričom lietajúci mikrorobot vykonával kotrmelce a dvojité saltá. Dokáže dokonca presne sledovať trajektóriu podľa tvaru písmen M-I-T.

Okrem toho vedci vytvorili zložitejšie prevodovky, spájajúce krídla s pohonmi alebo umelými svalmi, ktoré nimi mávajú. „V porovnaní so starým robotom môžeme teraz generovať trikrát väčší riadiaci krútiaci moment, a preto môžeme robiť veľmi sofistikované a veľmi presné lety na hľadanie cesty,“ hovorí vedúci výskumu Kevin Chen, docent na katedre elektrotechniky a informatiky v MIT. Je tiež vedúcim laboratória mäkkej robotiky a mikrorobotiky v rámci Výskumného laboratória elektroniky. Informácie o vývoji robotických včiel boli publikované v článku v časopise Science Robotics.

Pohyb krídel robota je poháňaný umelými svalmi, ktoré sú vyrobené z vrstiev elastoméru vložených medzi dve veľmi tenké elektródy z uhlíkových nanotrubíc a potom zvinuté do mäkkého valca. Pohony sa rýchlo stláčajú a predlžujú, čím vytvárajú mechanickú silu, ktorá máva krídlami. Ďalšia nová konštrukcia zahŕňa dlhý krídlový záves, ktorý znižuje torzné napätie počas pohybu krídla. Výroba závesu s dĺžkou asi 2 centimetre, ale s priemerom len 200 mikrónov, patrila medzi najväčšie výzvy. So štyrmi pohonnými jednotkami sa nový robotický hmyz môže vznášať viac ako 1 000 sekúnd, čiže takmer 17 minút, bez toho, aby vykazoval akékoľvek zhoršenie presnosti letu.

Chen a jeho tím chce vylepšiť tento nový dizajn robota s cieľom dosiahnuť let dlhší ako 10 000 sekúnd (necelé 3 hodiny). Vedci chcú tiež zlepšiť presnosť robotov, aby mohli pristáť a vzlietnuť zo stredu kvetu. To je úkon, ktorý včely a iné opeľovače zvládnu bez problémov. Z dlhodobého hľadiska vedci dúfajú, že na vzdušné roboty nainštalujú malé batérie a senzory, aby mohli lietať a navigovať mimo laboratória.

Napriek týmto dizajnovým inováciám stále existuje priepasť medzi najlepším robotickým hmyzom a skutočným hmyzom. Napríklad včela má len dve krídla, ale dokáže vykonávať rýchle a vysoko kontrolované pohyby. Výzvou bude aj zdroj energie, ktorý by pri malej hmotnosti umožnil lietajúcemu mikrorobotu autonómne operovať desiatky minút. Nehovoriac o tom, že ho bude nutné vybaviť potrebnými senzormi a inteligenciou, aby vedel cielene opeľovať kvety rôznych druhov rastlín, od obilia, po stromy. To si vyžiada roky práce a vývoja. Nakoniec príroda včely, čmeliaky, motýle a iné opeľovače tiež nevyvinula zo dňa na deň.