| | 18 мaртa 2015 | Нoвoсти нaуки и тexники
Исслeдoвaтeли нaучились упрaвлять пoлeтoм жука-киборга с высокой точностью
Группа исследователей из Калифорнийского университета (University of California) в Беркли и Технологического университета Нанянга (Nanyang Technological University, NTU), Сингапур создали очередного летающего жука-киборга. Подключив это насекомое к компьютеру при помощи системы беспроводной связи, исследователи выяснили до мельчайших подробностей все тонкости работы его мускулатуры и превратили полученные знания в ряд алгоритмов, позволяющих дистанционно управлять полетом и движениями насекомого с высокой точностью, заставляя его совершать точные повороты, зависать на месте и совершать в воздухе другие «выкрутасы».
Данные о работе мышц жука собирались электродами, вживленными в тело жука в определенных местах. Крошечный микроконтроллер превращал эти данные в цифровой вид и передавал их через миниатюрное приемо-передающее устройство на компьютер, который разбирался в переданной ему «каше» из цифр и выделял сигналы управления отдельными мышцами.
Используя массив собранных данных, ученые обратили внимание на роль одной мышцы, third axillary sclerite (3Ax), которая, как считалось раньше, использовалась только для складывания крыльев насекомого. Однако, эта мышца также играет роль своего рода регулятора и стабилизатора, задействованного во время полета и совершения насекомым различных маневров в воздухе. И эта информация была использована при создании новых алгоритмов управления насекомым-киборгом, обеспечивающих более высокую точность.
В качестве подопытного жука был взят гигантский цветочный жук Mecynorrhina torquata, тело которого имеет длину около 6 сантиметров и вес которого составляет порядка 8 грамм. На спине этого насекомого был установлен электронный модуль, весом в 1.5 грамма, превращающий его в киборга. Мозгом этого модуля является крошечный микропроцессор, к которому подключены шесть электродов, и весь модуль питается от миниатюрной литиевой батареи, напряжением 3.9 Вольта.
Во время тестовых полетов, которые проводились в закрытом помещении, оборудованном восемью камерами слежения, управляющие импульсы подавались один раз в миллисекунду. Такая высокая частота электрической стимуляции и использование новых мышц позволили управлять полетом жука с гораздо более высокой точностью, нежели это было возможно с жуками «предыдущих версий», что было подтверждено данными со следящих камер.
«Жуки являются идеальными объектами для использования в биокибернетических исследованиях, они сами достаточно велики и сильны, благодаря чему мы можем навесить на них относительно тяжелый груз» — рассказывает Хиротэка Сато (Hirotaka Sato), ведущий исследователь, «На жука мы можем навесить маленький микрофон, тепловые датчики и многое другое, что можно использовать при поисково-спасательных операциях. Посылая жуков на разведку, мы можем исследовать области, нахождение в которых смертельно опасно для человека. А небольшие размеры насекомых позволят нам исследовать даже самые укромные уголки и щели в разрушенных зданиях».
