Oppgangen av Sopprobotene: Sopp-drevne roboter er her

Behovet for skånsomme roboter

Når man lager robotsystemer i kontrollerte miljøer som fabrikkgulv, må de ha en «myk» berøring, med presis kontroll over bevegelsen.

Dette krever svært følsomme sensorer, spesielt berøringssensorer. Dette er ofte noe som krever svært komplekse og skjøre elektroniske enheter, noe som er vanskelig å holde pålitelig over flere år i krevende miljøer. Det bruker også ofte sjeldne eller forurensende metaller som sjeldne jordarter, noe som øker kostnadene for slike roboter.

Samtidig er dette noe biologiske systemer gjør kontinuerlig ved kun å bruke grunnleggende komponenter som sukker og proteiner.

I de siste årene har det vært en økende trend med å se tilbake på biologi for å forbedre roboter. Noe av dette innebærer å replikere metall- og plastdesign fra naturen, en metode kalt biomimikry. Vi utforsket dette i artikler som “How Robotics Can Take a Cue From Nature.”

En annen trend er myk robotikk, med aktuatorer, bevegelige og kontaktflater laget av fleksible materialer, noen ganger 3D‑printet, som vi beskrev i “Soft-Robotics to Benefit from Foam Fluidics“, “Hands Like a Human: New Additive Manufacturing Helps Soft Robotics Go Real” og “Magnetic Gel Capsules Could Advance Both Robotics and Medicine.”

Men hva om vi i stedet for å replikere biologiske evner med kunstige materialer, bruker faktiske biologiske vev og integrerer dem med robotsystemene?

Dette er hva forskere ved Cornell University (USA) og Universitetet i Firenze (Italia) har oppnådd. I en artikkel publisert i Science Robotics, med tittelen “Sensorimotor control of robots mediated by electrophysiological measurements of fungal mycelia“, beskriver de hvordan de brukte sopp til å lage robotikkbaserte biosensorer.

Soppens bioelektriske signaler

Dette kan overraske mange, men sopp er faktisk ekstremt komplekse organismer. Myceliet deres (de usynlige mikroskopiske filamentene som er en del av soppen) kan føre elektriske signaler, og skape dem som respons på stimuli.

For eksempel kan lys forårsake en slik elektrisk utladning i myceliet, og kjemiske signaler kan også gjøre det. Så det er en god kandidat for å lage biosensorer som kan brukes i kunstige maskiner som roboter.

Å holde en biorobot i live

Tidligere forskning har allerede sett på å integrere biologisk vev i roboter, for eksempel laboratoriedyrkede muskler (se “Muscle-Based Actuators Could Maximize Potential of Robotic Solutions“).

Dette er imidlertid litt vanskelig i praksis, da de fleste vev er vanskelige å holde i live i en robotramme. De trenger riktig temperatur, fuktighet og næringsforsyning og kan være sårbare for forurensning/infeksjoner, problemer som ikke finnes i «normale» roboter.

Og hvis muskelvevet blir usunt av noen av disse årsakene, vil roboten raskt miste funksjoner.

I kontrast er soppmycelier spesielt robuste, da de har utviklet seg til å klare seg selv i utendørs miljøer og konkurrere mot andre sopper, mugg, bakterier og virus uten ekstra beskyttelse (i motsetning til muskelvev, som er avhengig av resten av organismen, som immunsystemet, for beskyttelse).

Myceliet er også spesielt dyktig til å oppfatte sitt ytre miljø gjennom lys, trykk/berøring og kjemisk sansing.

Sammen med sin tendens til å skape bioelektriske signaler som respons på stimuli, skaper det perfekte biosensorer hvis signaler kan leses og «dekodes» av en elektronisk chip, samtidig som de er robuste nok til å overleve i en robot.

Hvordan sopp-roboter fungerer

Det forskerne gjorde var å dyrke myceliet inne i robotens elektronikk. Deretter trente de robotens algoritme til å tolke signalet fra myceliet korrekt som respons på stimuli.

Systemet som forskerne laget kan blokkere vibrasjon og elektromagnetisk interferens som kunne forstyrre myceliets signal.

Dette var et nytt steg i byggingen av bioroboter, og et viktig ett, da det tillater stabile, langsiktige elektrofysiologiske opptak under ubundne, mobile operasjoner.

Dette skaper en bio‑hybrid maskin, i stand til å reagere på lyssignaler. I fremtiden planlegger de også å gjøre den reaktiv til kjemiske signaler.

Dette gir spennende potensial, for eksempel en robot som kan oppdage jordkjemi i radavlinger og bestemme om og hvor mye gjødsel som trengs. I dette eksempelet ville det ta robotikken i landbruket ett steg videre, som vi diskuterte i “Investors Should Take Note: Robotics Is Taking Over Farming“.

På samme måte kunne myceliet oppdage patogener.

Et tverrfaglig felt

Som et nytt vitenskapsfelt uten mange standardiserte prosedyrer eller produkter, kan denne typen robot være litt mer kompleks å utvikle enn tradisjonelle.

“Du må ha bakgrunn i maskinteknikk, elektronikk, litt mykologi, litt nevrobiologi, en form for signalbehandling. Alle disse feltene kommer sammen for å bygge dette slags systemet.”
Anand Mishra – forskningsassistent i den Organic Robotics Lab ledet av Rob Shepherd.

I denne forskningen samarbeidet Anand Mishra med Bruce Johnson, senior forskningsassistent i nevrobiologi og atferd, om hvordan man kan registrere myceliets membran‑elektriske signal. Og med Kathie Hodge, førsteamanuensis i plante‑mikrobe‑biologi, om hvordan man dyrker rene myceliekulturer og unngår forurensning når elektroder settes inn, siden myceliet kan slite med forurensning, selv om det er mer robust enn de fleste andre bio‑robotiske alternativer.

Første prototyper

To bio‑hybride roboter ble bygget: en myk robot formet som en edderkopp og en hjul‑bot.

Kilde: Cornell University

Hver av dem kunne reagere ved å gå og rulle som respons på naturlige, kontinuerlige spisser i myceliets signal. De reagerte også på endringer i miljøet, som ultrafiolett lys, som endret robotens bevegelse.

Investering i bio- og myke roboter

Myke og bio‑roboter vil sannsynligvis bli en voksende del av det ekspanderende robotmarkedet, ettersom roboter gradvis forlater fabrikkgulvene for å hjelpe med pasientpleie på sykehus, flytte varer på lager, eller plukke frukt i åkre og frukthager.

Du kan investere i robotrelaterte selskaper gjennom mange meglere, og du kan finne våre anbefalinger for de beste meglerne i securities.io for USA, Canada, Australia, UK, og mange andre land.

Hvis du ikke er interessert i å plukke ut spesifikke robotbedrifter, kan du også se på robot‑ETF‑er som GlobalX Robotics & Artificial Intelligence ETF (BOTZ), iShares Automation & Robotics UCITS ETF (RBOT), eller Global Robotics & Automation Index ETF (ROBO), eller sjekke andre i artikkelen vår “5 Best Robotics & Artificial Intelligence (AI) ETFs to Invest In” som vil gi mer diversifisert eksponering for å kapitalisere på den voksende robotindustrien.

Eller du kan også lese artikkelen vår om “10 Best Robotics Companies“.

Robotbedrifter

1. Soft Robotics

Dette selskapet er privat notert og i 2018 inngikk ABB Technological Ventures et partnerskap med Soft Robotics for å fremskynde utviklingen av mikrofluidisk beregning og myke gripeverktøy for roboter.

Soft Robotics fokuserer på å utvikle mGripAI, en robot med myk grep for næringsmiddelindustrien, kombinert med full 3D‑visjon og AI‑system og bruker ABBs IRB360 FlexPicker‑gripesystem.

Kilde: Soft Robotics

Selskapets tilnærming kan potensielt også integrere skum‑fluidikk, med tanke på deres erfaring med å anvende mikrofluidisk teknologi i virkelige applikasjoner.

Du kan også se mGripAI i aksjon i denne videoen.

Foreløpig er hovedapplikasjonen for myke aktuatorer og grep i industrielle prosesser, spesielt i næringsmiddelindustrien.

På sikt vil fremskritt innen AI, maskinsyn, batteriteknologi og myk robotikk kunne muliggjøre roboter som kan assistere sykepleiere, butikkansatte, renholdere og andre oppgaver som i dag er nesten 100 % avhengige av menneskelig arbeidskraft.

Uansett kan vi lett se hvor nyttig det kan være å ha mycelium‑baserte kjemiske sensorer for å oppdage skadelige forbindelser, ødelagt mat eller andre kjemiske signaler som kan oppdages ved berøring med FlexPicker‑gripesystemet.

2. Boston Dynamics

Utviklet som en hodeløs gul hund, Spot, av Boston Dynamics, kan den klatre oppover bakker og navigere trapper. Enheten kostet US$74 500. Den tjente mange formål, fra inspeksjon av fabrikker, byggeplasser og farlige miljøer, til å kunne klatre trapper og til og med navigere dem.

Spot er nå i stand til å operere 24 × 7 uten inngrep. Den kan lade seg selv autonomt og planlegge rundt nye hindringer dynamisk. Ifølge offisielle tall har Spot‑roboter nådd mer enn 1 000 kunder så langt.

Spot betjener en rekke industrier, inkludert produksjon, energi og naturressurser, bygg, akademia og utdanning, samt offentlig sektor.

Kjemiske og/eller lyssensorer basert på mycelium kunne være et flott tillegg til en så ultra‑mobil plattform.

Etter at Hyundai avsluttet avtalen for å overta Boston Dynamics, eide den 80 % av selskapet. SoftBank, gjennom et av sine datterselskaper, hadde kontroll over de resterende 20 %.

Boston Dynamics oppnådde også massiv internett‑berømmelse for den radikale fremgangen med sin humanoide robot Atlas.

Kilde: Boston Dynamics

Hyundai har alltid først vært et teknologiselskap blandet med en typisk sørkoreansk industriell konglomeratstruktur (chaebols).

Dette gjør det til en ideell kandidat for å omfavne automatisering og robotikk, spesielt i sammenheng med Sør-Koreas demografiske kollaps (mindre enn 0,78 fødsel per kvinne). Denne befolkningsnedgangen vil kun kunne håndteres ved å automatisere mange oppgaver som i dag utføres av mennesker, og multitasking‑polivalente roboter som de fra Boston Dynamics kan holde nøkkelen til å oppnå dette.

Dette samsvarer også med Hyundais visjon for fremtiden og bedriftsstrategi, med prognoser om “automatiseringsraten vil øke med 78 % og produktiviteten per person med 38 %”.