מחקר ישראלי-אמריקני שהוצג לאחרונה בוועידה הבינלאומית לנוירוטכנולוגיה מנסה לפענח את המנגנון העצבי של הליכת חרקים לקראת פיתוח רובוטים מתקדמים.
מאת: נדב זיו
התיקנאים (מקקים) או כפי שהם נקראים בלשון עממית ג'וקים, קיימים על כדור הארץ כבר 300 מיליון שנה, ככל הנראה בזכות יכולת הישרדות מרשימה בתנאי מחייה קשים. לתיקן איברי חישה הרגישים מאוד למגע ואפילו לשינויים בתנודות רוח על מנת לזהות מצבי סכנה כגון הופעת טורף. במקרי סכנה הגירויים הנקלטים מפעילים רפלקס בריחה הגורם לתיקן לפתוח בריצה במהירות מדהימה- במקרה של התיקן האמריקני היא כ 5.4 קמ"ש (שהם 1.5 מטר בשנייה!). כושר התנועה המופלא של התיקן מאפשר לו לברוח במהירות, לשנות כיוון תוך כדי תנועה על מרקמי משטחים שונים. לתיקנים מנגנון הליכה יציב המתקבל מהמצאות של שלוש רגליים מתוך השש על המשטח בכל רגע נתון.
העבירות הגבוהה של התיקנים בתנאי שטח שונים נותנים השראה למהנדסים בתחום הרובוטיקה לפיתוח חיקויים מלאכותיים של יכולות תנועה אלו. רוב המחקר לגבי דפוסי ההליכה של פרוקי רגליים נעשה באמצעות תצפיות חיצוניות על אופן הנעת רגלי החרק בתנאי שטח שונים במהירויות משתנות. במחקרים אלו ונוספים נמצא כי לחרקים אין מוח מרכזי השולט בתנועת הרגליים אלא שכל רגל נמצאת תחת בקרה של צבר עצבי הנקרא גנגליון אשר מתפקד כמיקרו-מחשב ומרכז בקרה. כל גנגליון מקבל מידע מקולטן (חיישן) ברגל על מגע ומצב המנח שלה. בנוסף, כל הגנגליונים מקושרים אל הרגליים האחרות ברשת עצבית וזו יוצרת תיאום מרשים בפעולת הרגליים.
בסדרת ניסויים שנערכו על-ידי פרופ' אמיר איילי מהמחלקה לזואולוגיה באוניברסיטת תל אביב ועמיתיו בשיתוף עם צוות חוקרים מאוניברסיטת פרינסטון שבארה"ב, נבחן כיצד משוב עצבי מרגל אחת מועבר לרגליים האחרות ובעזרת מידע זה נבנו מודלים וסימולציות לתנועת תיקנים. "הרעיון הוא ליצור בסופו של דבר מודל של שישה אוסילטורים (מתנדים), שכל אחד מהם מדמה רגל אחת, והם פועלים בתיאום, כמו רגלי התיקן", מסביר איילי.
מידע זה יוכל לסייע בפיתוח רובוטים מתקדמים בעלי צריכת אנרגיה מופחתת וביצועים משופרים, שיותאמו לסוגי משטחים שונים, גם בכדור הארץ, וגם באזורים קשים ולא נודעים כמו בחלל החיצון.
למאמר המחקר
מאת: נדב זיו
התיקנאים (מקקים) או כפי שהם נקראים בלשון עממית ג'וקים, קיימים על כדור הארץ כבר 300 מיליון שנה, ככל הנראה בזכות יכולת הישרדות מרשימה בתנאי מחייה קשים. לתיקן איברי חישה הרגישים מאוד למגע ואפילו לשינויים בתנודות רוח על מנת לזהות מצבי סכנה כגון הופעת טורף. במקרי סכנה הגירויים הנקלטים מפעילים רפלקס בריחה הגורם לתיקן לפתוח בריצה במהירות מדהימה- במקרה של התיקן האמריקני היא כ 5.4 קמ"ש (שהם 1.5 מטר בשנייה!). כושר התנועה המופלא של התיקן מאפשר לו לברוח במהירות, לשנות כיוון תוך כדי תנועה על מרקמי משטחים שונים. לתיקנים מנגנון הליכה יציב המתקבל מהמצאות של שלוש רגליים מתוך השש על המשטח בכל רגע נתון.
 |
| התמונה תחת רשיון GNU |
בסדרת ניסויים שנערכו על-ידי פרופ' אמיר איילי מהמחלקה לזואולוגיה באוניברסיטת תל אביב ועמיתיו בשיתוף עם צוות חוקרים מאוניברסיטת פרינסטון שבארה"ב, נבחן כיצד משוב עצבי מרגל אחת מועבר לרגליים האחרות ובעזרת מידע זה נבנו מודלים וסימולציות לתנועת תיקנים. "הרעיון הוא ליצור בסופו של דבר מודל של שישה אוסילטורים (מתנדים), שכל אחד מהם מדמה רגל אחת, והם פועלים בתיאום, כמו רגלי התיקן", מסביר איילי.
מידע זה יוכל לסייע בפיתוח רובוטים מתקדמים בעלי צריכת אנרגיה מופחתת וביצועים משופרים, שיותאמו לסוגי משטחים שונים, גם בכדור הארץ, וגם באזורים קשים ולא נודעים כמו בחלל החיצון.
למאמר המחקר
