کنترل ماهیچه‌های حشرات با کاشت الکترود

به گزارش بولتن نیوز، برای دهه‌ها، دانشمندان برای الهام گرفتن هنگام طراحی روبات‌ها  به حشرات، نگاه می‌کردند با این امید که بتوانند از میلیون‌ها سال تکامل و تحول چیزی بیاموزند. در نهایت می‌توان گفت که حشرات موفق‌ترین موجودات بر روی زمین هستند که 75 درصد از گونه‌های حیوانی شناخته شده برای بشر را تشکیل می‌دهند.

در دو دهه‌ی گذشته به جای تلاش برای خلق  روبات‌های پیچیده که پیچیدگی‌های حشره‌ای شکل را تقلید می‌کردند، محققان تلاش کردند که حشرات را دزدیده و مستقبما خودشان آن‌ها را تبدیل به روبات کنند. دانشمندان پیش از این توانسته بودند، پرواز پروانه‌های زنده را با استفاده از قطعات الکترونیکی کاشته شده در اندام آنها، کنترل کنند. این حشرات سایبورگی می‌توانند موارد استفاده متنوع و زیادی پیدا کنند، از جاسوسی گرفته تا ماموریت‌های کشف و نجات.

اگرچه پژوهشگران تایید کردند که حشرات سایبورگ در مقایسه با روبات‌های واقعی دارای نقص‌هایی نیز، ازقبیل طول عمر محدود هستند؛ ولی در عین حال، مزیت‌های چشمگیری نیز دارند. برای مثال حشرات، پلت‌فرم‌ها (صفحات بنیادی) آماده و از پیش ساخته‌اند، بنابراین نیازی نیست که مخترعان  قطعات کوچک بی‌شمار را ساخته و سرهم نمایند. هیروتاکا ساتو نویسنده همکار این مطالعه، یک مهندس مکانیک در دانشگاه صنعتی نانیانگ در سنگاپور در اشاره به livescience گفت: "حشرات سایبورگ همچنین در مقایسه با روبات‌های با سایز مشابه حدود 100 بار کمتر انرژی مصرف می‌کنند و همچنین مانند سایر روبات‌ها نیاز به کدهای پیچیده برای غلبه بر مشکلات و موانع نیز ندارند. ما می‌توانیم کنترل‌هایمان را خاموش کرده و به حشره اجازه بدهیم که خودش بر موانع غلبه کند."

تحقیقات قبلی، از فرستادن سیگنال‌های الکتریکی به خار حشرات سایبورگ استفاده نمودند تا از طریق الکترودهای سیمی که به آنتن‌ها یا مغزهاشان متصل است راه بروند. پژوهشگران می‌گویند، به هر حال چنین اتصالاتی می‌توانند اغلب غیرقابل اعتماد ازآب در بیایند چراکه در این صورت، دانشمندان کنترلی بر سرعت یا گام برداشتن حشرات ندارند.

ساتو و همکارانش به جای اینکه شاخک‌ها یا مغز حشرات را سیم‌کشی کنند، ماهیچه‌های حشرات را سیم‌کشی نمودند تا مسیر حرکت آنها را کنترل کنند- استراتژی‌ای که محققان براین باورند که می‌تواند چابکی حشرات سایبورگ را به سمت کاربردهای عملی‌تر پیش ببرد.

دانشمندان  آزمایش  را با مکینورهینا تورکواتا (Mecynorrhina torquata)، یک سوسک بزرگ بومی آفریقای مرکزی شروع کردند که می‌تواند بزرگ شود و به طولی بیشتر از 3.3 اینچ (یا 8.5 سانتیمتر) برسد. محققان در این طرح، سوسک‌های نر زنده را آزمایش کردند (نرهای این نوع سوسک، درای جثه بزرگتری است).

دانشمندان هشت جفت الکترود را در هر سوسک کار گذاشتند. این الکترودها هشت ماهیچه را در پاهای جلویی سوسک کنترل می‌کنند. محققان می‌گویند، تحریک الکتریکی ماهیچه‌ها می‌تواند پاها را باز و بسته کرده و یا بالا و پایین ببرد.

 دانشمندان حرکات سه بعدی طبیعی پاهای سوسک را تحلیل نمودند تا بفهمند زمانی که حشرات راه می‌روند، توالی حرکات نرمال چه‌طور اتفاق می افتد. سپس آنها  توالی تحریکات الکتریکی را طوری طراحی کردند که به طور دقیق سوسک‌ها را تغییر دهند، به صورتی که فرکانس گام‌ها ، به طور صحیح با طول گام‌ها و سرعت راه رفتنشان منطبق می‌شود."

ساتو گفت: "هدف این تحقیق در آینده این است که هر شش پای حشرات را کنترل کنیم." او همچنین افزود: "دانشمندان همچنین می‌خواهند سیستم‌هایی را معرفی کنند که به بازبینی حالات قرار گیری حشرات سایبورگ کمک نماید و آنها را به سمت هدف‌های اختصاصی‌تر هدایت کنند."

منبع:مجله علمی ایران