רובוטיקה בהשראת חלזונות וצדפות

מאת: דפנה חיים לנגפורד

אורגניזמים טבעיים ומערכות הנדסיים התפתחו והתייעלו במטרה לבצע משימות שונות תחת מגבלות. אורגניזם התפתח כתוצאה מאילוצי הטבע ואילו מערכות הנדסיות התפתחו כתוצאה ממגבלות הפיזיקה ומאילוציה. מחקר על חלזונות וצדפות המתקיים ב MIT שבארה"ב מוכיח לנו שוב כי מנגנונים טבעיים שונים יעילים יותר ולפעמים אף אלגנטיים יותר מפתרונות הנדסיות.

לחלזונות יכולת תנועה לכל כיוון: אופקית, אנכית ואפילו במהופך. חלזונות יכולים לנוע על משטחים שונים כגון: חול, עצים, מרצפות, כבישים ואפילו זכוכית. אחת הסיבות לכך היא החומר הדביק המצוי על בטנם, אשר משמש כחומר סיכה חזק המקטין חיכוך במהלך תנועה.

בחיקוי המבנים הביולוגיים והטמעת עקרונותיהם במערכות רובוטיות, פיתחו החוקרים את רובוט החילזון, או ה RoboSnail, רובוט בעל יכולת טיפוס והידבקות לקירות אנכיים, וכן בעל יכולת זחילה הפוכה על תיקרות, בדומה למקור השראתו - החילזון. יכולות אלה יכולות לשמש באפליקציות רפואיות ואחרות.

אורגניזם נוסף שנחקר באותה מעבדה הוא הצדפה, בעלת יכולת מרשימה לחפירת מחילות. צדפה יכולה לחפור לעצמה מחילה בעומק 70 (!) ס"מ בחול. הרובוט צדפה, ה RoboClam שפותח בהשראת יכולת זו, מאפשר חפירה בעלות אנרגטית נמוכה יותר מהאנרגיה הדרושה בטכנולוגיות הקיימות היום.

החוקרים מצאו שבזמן החפירה, הצדפה נעה מעלה ומטה תוך כדי פתיחתה של הקונכייה וסגירתה, בכמעין רטט, וכך היא מסיטה בעקביות חול הצידה. פעולה זו מאפשרת תנועה מהירה בחול. מנגנון דומה יושם ברובוט הצדפה - רצף של ויברציות מאפשר שינוי מרקם קרקעית הים, ריכוך וחפירה קלה יותר פנימה.

בהשראת הצדפה יכולות מערכות חפירה רובוטיות לשמש כלים אוטומטיים קלים וזולים, המשתלבים עם צוללות רובוטיות, ואפילו כלי עזר לקידוחי נפט ולחפירות תת ימיות אחרות.

מהנדסים בכל העולם חוקרים חרקים, דגים, צבים ומינים שונים, על מנת לקבל מהם השראה לפיתוח רובוטים יעילים יותר, קטנים יותר ויעודיים יותר. חיקוי אורגניזם יכול לסייע בייעול תהליכים ביישומים שונים, תוך הקטנת הנטל האנרגטי.

בחיקוי מערכות ביולוגיות חשוב מאוד לא רק לחקות את המבנה והתצורה, אלא בעיקר להבין את הביולוגיה של המכניזם הנחקר, על מנת לחקות את התכונות המשמעותיות ביותר. הבנה מעמיקה של מנגנוני התנועה הביולוגיים תתרום כלים חדשים ומרגשים למהנדסי המכונות בדרכם לפתח את רובוטי העתיד.

מקור הידיעה