(Kiemelt kép forrása: Freepik)
Az alapvetés logikus és egyszerű: bizonyos élő organizmusok az evolúció során annyira tökéletesen alkalmazkodtak a környezethez, hogy a mai napig fennmaradtak. Ezeknek a szerves létformáknak, megnyilvánulásaiknak (az ember és a főemlősök agy-/elmeműködésének, az élőlények működési mechanizmusainak és az evolúciónak) infokom területeken történő utánzásával a biomimetika, más néven biomimikri foglalkozik.
A robotikában több évtizede próbálnak kisebb-nagyobb sikerrel biológiai modelleket, elsősorban azok mozgását másolni, a természetben megvalósuló elveket fizikai rendszerek tervezésében, majd viselkedésében érvényesíteni. Az inspiráció méhektől a gepárdig (az egyik leggyorsabb robot, a Boston Dynamics fejlesztette Cheetah az ő nevüket viselte), halaktól a legkülönbözőbb madarakig, kígyóktól a majmokig, bárhonnan jöhet. A biomimikri vezetett el például a szakterület egyik legújabb kutatási irányáig, a többek között a polipok által ihletett puha robotikáig (soft robotics).
A biológiai rendszerek, egyrészt környezetüknek megfelelően speciális feladatok végrehajtására optimalizáltak, másrészt viszont multifunkcionálisak, azaz ellentétben a legtöbb jelenlegi géppel, nemcsak egy meghatározott tevékenységkörre „tervezték őket.” Robotfejlesztőknek mindenesetre alaposan meg kell érteniük, le kell egyszerűsíteniük, majd specifikálniuk kell a feladat megvalósításához szükséges mechanizmusokat. Ugyanezek a fejlesztők gyakran dolgoznak ki bioszenzorokat (például szemeket), bioaktuátorokat (izmokat stb.), bioanyagokat (mondjuk, pókselymet).
Lábon járó robotok
Túl a specialitásokon, a legtöbb robotba valamilyen helyváltoztató rendszert integrálnak, és pont ezért válhatott a mozgás és a mozgáskoordináció a fejlesztések egyik főcsapása. A „bio-helyváltoztatás” több típusa különböztethető meg: felületeken, általában a földön, vagy növényeken, folyadékokban (akár az emberi vérkeringésben is), valamint a levegőben történő mozgásról beszélhetünk. Egyes gépek miniatűr motorokat, mikroelektromechanikai rendszereket, mások akár állati izomsejteket is használnak, de a mintaként szolgáló állatok egy része ugyanúgy lábak nélkül mozog, mint sok robot.
A lábak talajhoz rögzítése elengedhetetlen a szárazföldi mozgáshoz, a tapadás képessége nélkül nem lehet csúszásmentesen közlekedni (például sziklán, jégen stb.), felfelé menetben pedig a legkritikusabb feltételek egyike. A trópusok kedvenc gyíkocskája, a gekkó, és persze számtalan rovar képes rá, robotikusok tőlük is sokat ellestek.
A lábak száma alkalmazásfüggő, lehet egy, kettő, négy, hat és még több, de a két-, a négy- és a hatlábú robotok a legelterjedtebbek a végtaggal rendelkezők között. Kerekekkel szembeni egyik előnyük, hogy egyenetlen sík terepen jobban boldogulnak. A világ leggyorsabb kétlábú robotját az Oregoni Egyetemen fejlesztették, a mesterséges ideghálóval működtetett szerkezet idén májusban 24,73 másodperc alatt futotta le a száz métert (a világcsúcsot Usain Bolt tartja, 9,58 másodperccel, míg egy átlagférfi tizenöt-húsz, egy átlagnő tizenhét-huszonhárom másodperc alatt futja le a távot).
Mindenféle tereppel boldogulnak
Változatos domborzatú, kavicsos stb. terepekkel viszont nehezen birkóznak meg a biomimetikus – ezúttal lábas – robotok, míg a láb nélküliek, például a férgekről, hernyókról, kígyókról és csigákról mintázottak, aktív vagy passzív kerekeket használva, könnyen átsiklanak, áthullámoznak rajtuk. A mászás és az ugrás szintén a nehéz feladatok közé tartozik. Ha a láb, kerék nem tapad a talajhoz, a gép felborulhat. Például a gekkórobotok, a falhoz „ragadó” biológiai eredetit utánozva, speciális erőkifejtéssel képesek az egyenes felülethez tapadni, és mozogni rajta. A fejlesztők egyedi rugókkal, mikroszálakkal szintén próbálkoznak. Nagyon meredek terepeken, köztük hegy- és sziklamászásra nem praktikusak a lábak. Ugyanaz a rendszer általában nem birkózik meg sima és érdes felületekkel, és a függőlegesből vízszintesbe, vízszintesből függőlegesbe váltásokkal sem tud mit kezdeni.
A kenguruktól a szöcskékig, az ugrás, ugrabugrálás az állatvilág egyik legjellegzetesebb helyváltoztatása. A futáshoz, terepjáráshoz hasonlóan, ezen a területen is a 2021-ben a Hyundai által felvásárolt Boston Dynamics általában négylábú robotjai (fej nélküli robotkutyák) a legfejlettebbek, és teljesítenek legjobban. Az ETH Zürich kutatói pedig húsz centiméterre felugró, majd sikeresen talpon landoló kétkilós puha robotot is fejlesztettek már.
A Boston Dynamics Spot nevű robotja. (Kép forrása: Boston Dynamics)
A halak magukat hajtják előre tengerben-folyóban, és ebben a tevékenységben hatékonyabbak, kevesebb zajt idéznek elő, és a vizet is kisebb mértékben kavarják fel, mint az ember által épített szerkezetek: csónakok, hajók, tengeralattjárók. A vízalatti robotok fejlesztésekor pont ezek a szempontok miatt igyekeznek a létező legélethűbben lemásolni a halak, ráják esetleg a medúzák tevékenységét. Egyre több a mélyvízben tudományos céllal, vagy környezetszennyezés miatt kutakodó robothal.
Rajok, moduláris és emberszerű robotok
Egyes állatok, például a hangyák, termeszek, halfajták, madárkolóniák csoportosan hajtanak végre tevékenységeket, és a végeredmény mindig több a részek összességénél. Róluk mintázzák az úgynevezett rajintelligenciát, amelynek egyik legfőbb funkciója a mozgáskoordináció, változatos egyedek tevékenységének összehangolása egy bizonyos cél érdekében. Ilyen rendszerek szárazföldön, vízben és levegőben egyaránt működnek, kutatási-mentési munkálatoktól kezdve a katonaságig, felderítésig, számos területen alkalmazhatók.
Ugyanezekre a tevékenységekre a moduláris robotok is alkalmasak, többüket aligha véletlenül mintázták az egyik legkülönlegesebb állatról, a szalamandráról. De egyesek még azon is túlmutatnak, mert például a Lausanne-i Szövetségi Technológiai Intézetben járni és úszni tudó, a pittsburghi Carnegie Mellon Egyetemen pedig több szárazföldi mozgásmódra képes, kígyó inspirálta robotot fejlesztettek, de az ihlető forrásokból „kedvenc undorító” rovarunk, a csótány sem maradhatott ki.
Az emberről mintázott, tehát kétlábú gépek, a humanoidok leggyakrabban közvetlen környezetünkben tevékenykednek: idős személyeket segítenek, recepciós munkát végeznek, játszótársak, segédtanárok.
Eljöhet az idő, amikor még több feladatot átvállalnak a humanoid robotok. (Kép forrása: EnvatoElements)
A számítási kapacitások állandó növekedésével, a mesterséges intelligencia fejlődésével még több és még szerteágazóbb területeken működőképes biomimetikus robot várható.
