Z natury rzeczy

Preview
Festo
Reklama
Reklama

Natura jest niemal niewyczerpalnym źródłem inspiracji dla wynalazców, którzy - podpatrując żywe organizmy - tworzą przedmioty i technologie usprawniające życie ludziom. Nic w tym dziwnego - siły ewolucji można porównać do ogromnego laboratorium prototypów, w którym przez miliony lat przyroda wytworzyła świetnie działające rozwiązania. Sztuką jest jednak ich odtworzenie w przedmiotach codziennego użytku.

Wynalazcy, odkrywcy i naukowcy od setek lat podpatrują przyrodę i próbują wykorzystać wynalazki matki natury do tworzenia nowych produktów i rozwiązań technicznych. Nauka zajmująca się analizowaniem funkcjonowania organizmów biologicznych i próbą wykorzystania uzyskiwanych wyników do konstruowania urządzeń technicznych o analogicznych funkcjach nazywa się bioniką lub biomimetyką. W naszym codziennym życiu i otoczeniu nie brakuje przykładów wzorowania się na naturze: zapięcie na rzep (skopiowane z owocostanu łopianu), przyssawki łazienkowe (wzorowane na przyssawkach ośmiornic) lub farby, do których nie przyczepia się brud (rozwiązanie podpatrzone w liściach lotosu, które mają właściwości hydrofobowe polegające na silnym odpychaniu cząsteczek wody). Przykłady można mnożyć...

Reklama

Inteligencja łatwiejsza do skopiowania
Jednak nie wszystko, co stworzyła natura, jest proste do odtworzenia przez człowieka przy pomocy techniki. Nad zbudowaniem sztucznych narządów, protez stawów czy całych kończyn naukowcy pracują od dziesiątek lat i na wielu polach odnieśli już spore sukcesy, jednak odtworzenie np. idealnie pracujących dłoni ciągle przysparza wielu problemów. W latach 80. XX wieku specjaliści pracujący nad sztuczną inteligencją doszli do niezwykle ciekawej tezy, która od nazwiska jednego z jej twórców zwana jest paradoksem Moraveca. Mówi ona o tym, że brew rozpowszechnionym przeświadczeniom wysokopoziomowe rozumowanie wymaga niewielkiej mocy obliczeniowej, natomiast niskopoziomowa percepcja i zdolności motoryczne wymagają olbrzymiej mocy obliczeniowej. Moravec określił to prosto, pisząc, że stosunkowo łatwo sprawić, żeby komputery przejawiały umiejętności dorosłego człowieka w testach na inteligencję albo w grze w warcaby, ale trudne jest albo wręcz niemożliwe zaprogramowanie im umiejętności rocznego dziecka w percepcji i mobilności. Chodzi tu o takie umiejętności, jak rozpoznawanie twarzy, mowa, manipulacja kończynami, chodzenie itd. Te - wydawałoby się - proste dla ludzi czy zwierząt czynności są niezwykle trudne do odtworzenia przez maszyny. Jednak naukowcy nie ustają w próbach jak najrzetelniejszego skopiowania „patentów" natury.

Powiązane firmy

Reklama

Te, co pływają, latają i chwytają
Firma Festo, znana z produkcji automatyki przemysłowej, od lat tworzy również prototypy urządzeń, których działanie inspirują żywe organizmy. Firma stworzyła ośrodek badawczy Bionic Learning Network i ma już na swoim koncie takie wynalazki, jak latające pingwiny, mewy, meduzy i sztuczne ramię wzorowane na trąbie słonia. Pływający pingwin jest robotem, który porusza się pod wodą zupełnie jak jego żywy odpowiednik, a nawet lepiej, ponieważ umie ruszać się do tyłu, czego prawdziwe pingwiny już nie potrafią. Dodatkowo Aqua-Penguin jest w stanie pracować w grupie: kilka robotów przekazuje sobie informacje z sonarów, co pozwala wszystkim unikać przeszkód oraz zderzeń ze sobą nawzajem.
AirJelly to zdalnie sterowana meduza, która lata dzięki komorze powietrznej wypełnionej helem. Odnóża napędzane silnikiem elektrycznym wykonują płynne ruchy z dużą dokładnością naśladujące naturę. Mechaniczne meduzy same wiedzą, kiedy i w jaki sposób naładować akumulator, znajdując urządzenie ładujące i samodzielnie się do niego podłączając. Jest to jeden z pierwszych na świecie balonów z tzw. napędem perystaltycznym.
Kolejnym ciekawym inspirowanym naturą urządzeniem Festo jest SmartBird. Robot ten nie tylko jest łudząco podobny do prawdziwego ptaka (a konkretnie do mewy srebrzystej), ale także lata jak on. Ruchy skrzydeł są bardzo realistyczne, a ptak używa nawet głowy, by zmienić tor lotu. SmartBird jest niezwykle lekki, waży zaledwie pół kilograma i potrafi samodzielnie wystartować i wylądować.

W ośrodku badawczym Festo powstał także wyjątkowo ciekawy mechatroniczny system manipulacyjny Bionic Handling Assistant (BHA). Inspiracją do jego stworzenia była trąba słonia, która łączy w sobie siłę, a jednocześnie delikatność i precyzję ruchu. BHA jest ramieniem robota i powstał we współpracy z Instytutem Inżynierii i Automatyzacji Towarzystwa Fraunhofera (IPA), a wśród jego twórców był również polski naukowiec, Andrzej Grześkowiak. Projekt ten jest o tyle innowacyjny, że dzięki zastosowanej technologii jest on w stanie wykonywać płynne i delikatne ruchy, pozwalające mu na przenoszenie nawet najbardziej kruchych przedmiotów, takich jak żarówki, jajka czy owoce.
Poszczególne elementy wykonane z bardzo lekkiego plastiku napędzane są ciśnieniem powietrza - to ono pozwala skrócić lub wydłużyć każdą z trzech części. Dzięki temu ramię wyróżnia się giętkością, unikatowym stosunkiem masy do obciążenia roboczego i płynnymi sekwencjami ruchu ze znacznie większą liczbą stopni swobody. Zastosowana do budowy tego ramienia technologia i materiały - polamid zamiast metalu - sprawiają, że korzystanie z niego jest bardzo dla ludzi bezpieczne. W przypadku kolizji z człowiekiem, system jest podatny i reguluje swoją siłę. BHA można stosować wszędzie tam, gdzie ludzie potrzebują bezpiecznego wsparcia maszyn, np. w procesach montażowych, a także w rehabilitacji, edukacji czy w domu.

Na obraz i podobieństwo
Umiemy budować pojedyńcze organy lub układy zaczerpnięte z natury. Kiedy przyjdzie czas na kompletny organizm? Rozwojowi techniki od samych jego początków towarzyszy ludzkie marzenie o stworzeniu inteligentnych mechanicznych pomocników. Niemal każdy chciałby mieć robota, który wykonywałby za niego nielubiane, nudne i czasochłonne czynności. Gdyby do tego maszyny takie umiały słuchać, mówić i wyrażać emocje! W naszych wizjach mają one przeważnie formę mechanicznego człowieka. W filmach s-f tego rodzaju roboty zawsze wyglądają jak ludzie (np. R2-D2 w „Gwiezdnych wojnach", Data w „Star Trek„ czy T-800 w „Teminatorze"), jednak w rzeczywistości roboty osobiste wykorzystywane do pomocy w różnych codziennych czynnościach wcale nie muszą wyglądać jak my. Ale to już inna historia.

Literatura:
[1] Materiały informacyjne firmy Festo, www.festo.com
[2] Ogólnodostępne materiały na portalach internetowych: www.onet.pl, www.gazeta.pl, www.kopalniawiedzy.pl

Reklama

O Autorze

MM Magazyn Przemysłowy jest tytułem branżowym typu business to business, w którym poruszana jest tematyka z różnych najważniejszych sektorów przemysłowych. Redakcja online MM Magazynu Przemysłowego  przygotowuje i publikuje na stronie artykuły techniczne, nowości produktowe oraz inne ciekawe informacje ze świata przemysłu i nie tylko.

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę
Reklama