Paano Maaaring Kumuha ng Inspirasyon ang Robotics Mula sa Kalikasan

Mula sa pagiging isang pinagmumulan ng libangan para sa mga manunulat ng science fiction hanggang sa pagiging kasangkapan para sa pag-unlad ng sangkatauhan, ang mga robot at robotics ay nakapaglakbay ng malayo.

Sa pagitan ng 2016 at 2028, inaasahang lalaki ang pandaigdigang pamilihan ng robotics mula halos US$23 bilyon hanggang higit sa US$45 bilyon. Noong simula, iniisip na ang robotics ay mananatiling limitado lamang sa mga industriyal na espasyo.

Sa kabaligtaran, higit sa kalahati ng pamilihan ng robotics ngayon ay binubuo ng service robotics. Sa kasalukuyan, malawak ang paggamit ng mga robot sa industriya ng sasakyan, kemikal, elektrikal/electronic, pagkain, medikal, at iba pa. Mas mapanlikha, tinitiyak ng mga tagapagbigay ng robotics ang paggamit nito sa mga tradisyonal na larangan tulad ng agrikultura, gawaing bahay, at libangan.

Bagaman totoo na ang papel ng robotics ay nagbago nang malaki sa maraming tradisyunal na larangan, maaari ba itong matuto ng ilang bagay mula sa mundo sa paligid natin? Ngayon, titingnan natin nang mabuti ang mga sitwasyon kung saan maaaring kumuha ng inspirasyon ang robotics mula sa kalikasan.

Paano Maaaring Paunlarin ng Bio-Inspired Robotics ang Kanyang Sarili Mula sa Whirligig Beetles

Kilala bilang pinakamabilis na lumalangoy na insekto sa mundo, kayang maabot ng Whirligig beetles ang pagbilis na 100 metro kada segundo at pinakamataas na bilis na 100 haba ng katawan kada segundo, o 1 metro kada segundo, kung tutuusin. Ngunit paano nila nakakamit ang ganoong bilis at pagbilis?

Ang kanilang estratehiya sa paglipad ay pinag-aralan ng mga mananaliksik at inilathala sa journal na Current Biology. Ang pag-aaral ay may pamagat na, ‘Whirligig Beetle Uses Lift-Based Thrust for Fastest Insect Swimming.’ 

Gumamit ang pananaliksik ng dalawang high-speed camera na naka-synchronize sa iba’t ibang anggulo. Ang resulta ay ang video na nagpakita ng detalyadong mekanismo ng paglipad: lift-based thrust. Gumagana ito katulad ng propeller, kung saan ang pag-igting na galaw ay patayo sa ibabaw ng tubig. Tinutulungan ng mekanismong ito na alisin ang drag at magdala ng mas maraming momentum para sa mas mataas na bilis.

Bakit mahalaga ang natuklasang ito? Bagaman totoo na ang lift-based thrust ay natukoy na sa malalaking organismo, ipinapakita ng pag-aaral na ang phenomenon ay naaangkop sa sukat na kasing liit ng 1 sentimetro.

Ayon kay Chris Roh, Assistant Professor ng Biological and Environmental Engineering sa College of Agriculture and Life Science, ang pagtuklas na ito ay nagsasabi sa komunidad ng bio-inspired robotics at iba pang engineering na unang tukuyin ang tamang pisika at pagkatapos ay subukang panatilihin ang pisikang iyon sa paglikha ng robotics.

Lalo pang partikular, naniniwala si Roh na maaaring magamit ang phenomenon na ito sa pag-develop ng mga uncrewed robotic ships, na maaaring mas maliit at mas flexible sa pamamagitan ng paggamit ng lift-generating propulsion mechanisms ng whirligigs. Ang Estados Unidos ay kasalukuyang nagde-develop ng mga bangkang ganito na hindi na kailangang magbigay ng kaginhawahan sa crew.

Ang pananaliksik na ito ay nagtutulak sa atin na makita ang robotics sa bagong liwanag. Palagiang posible na kumuha ng inspirasyon mula sa kalikasan at i-reverse engineer ito tungo sa mga disenyo ng tao at mekanikal. Nakakita kami ng ilang karagdagang halimbawa ng ganitong sinerhiya sa pagitan ng kalikasan/tao at ng makina.

Robot na Inspirado ng Octopus na Itinuturing na Hinaharap ng Soft Robotics

Nilikha noong 2016 ni Cecilia Laschi, isang propesor sa Sant’Anna’s BioRobotics Institute, Pisa, Italy, ang robot na inspirado ng Octopus ay lubos na nababaluktot at maaaring tumugon sa kapaligiran nang may mas mataas na sensibilidad at katumpakan kaysa sa karamihan ng ibang soft robot na ginawa noon. Sa mga salita ni Laschi:

“Ang medyo bagong larangang ito ng pananaliksik ay may potensyal na baguhin ang ating mga ideya tungkol sa kung ano ang kayang gawin ng mga robot at kung saan sila maaaring maging kapaki-pakinabang.”

Ang robot na nangangailangan ng mas kaunting kapangyarihan sa pag-compute at mas mahusay sa paggalaw sa magaspang na lupain ay maaaring sumipsip ng likido at pagkatapos ay ilabas ito mula sa katawan. Maaari itong maglakad sa magaspang na dagat na may walong paa.

Ang robot ay ginawa gamit ang electro-active polymers na nag-iiba ng hugis kapag na-expose sa kuryente. Nagkaroon ito ng matagumpay na pagsubok sa Mediterranean noong unang bahagi ng 2016. Ang pag-unlad nito ay nakatulong sa larangan ng soft robotics na umusad nang malaki mula noon.

Sa isang pagkakataon, noong 2017, naglabas ang Harvard University ng Octobot, isang soft robot kung saan pinalitan ang lahat ng mekanikal na bahagi nito ng katumbas na soft systems. Ito ay 3D-printed at may mga inlaid na channel na nagpapadali sa kontrol ng kapangyarihan at galaw, pinapagana sa pamamagitan ng gas-fueled pneumatics.

Bukod sa mga pag-unlad na inspirasyon ng octopus, ang bio-inspired robotics ay gumaya rin sa ibang hayop. Halimbawa, ang mga inhinyero ng École Polytechnique Fédérale de Lausanne ay nag-develop ng robot na gumaya sa galaw ng Salamander.

Isang pangkat ng mga mananaliksik ang kumuha ng inspirasyon mula sa mga ahas. Dahil sa kanilang kakayahang maglakbay sa kumplikado at masalimuot na mga tereno, maaaring maging kapaki-pakinabang ang mga robot na ito sa eksplorasyon ng kalawakan.

Pleurobot at Snakebot: Robotics na Nagbigay-daan sa Kumplikadong Galaw

Ang Pleurobot ay kumukuha ng inspirasyon mula sa galaw ng Salamander. Mayroon itong natatanging vertebrate na tumutulong sa robot na gumapang papasok at palabas ng tubig. Mayroon itong 11 spinal segments. Sa pananaw ng biswal, ang pag-develop ng robot ay naglalayong muling pasiglahin ang paraan ng paggana ng spinal cord ng tao pati na rin ang pakikipag-ugnayan ng utak dito.

Ang paggaya sa galaw ng Salamander sa pamamagitan ng robot ay isang mahalagang breakthrough dahil ang mga salamander ay maaaring magpalit mula sa pag-gagapang, paglakad, hanggang sa paglangoy gamit ang iisang galaw. Binabago lamang nito ang bilis. Ang ganitong mga inobasyon ay maaaring magdala ng pagbabago at rebolusyon kapag inilapat sa mga makina at robot.

Ang Snakebot, sa kabilang banda, ay likha ng isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Carnegie Mellon University. Nilayon nilang bumuo ng robot na magmumukhang galaw ng ahas sa pag-gagapang sa mahihirap na tereno, sa mga labi, at sa paligid ng mga hadlang. Ang robot ay 37 pulgada ang haba at 2 pulgada ang diyametro at may 16 joints. Ayon sa huling ulat, ginamit ng NASA ang mga robot na ito sa kanilang mga proyekto sa eksplorasyon ng kalawakan.

Sa mga pag-unlad na ito at marami pang iba, ang mga robot na kumukuha ng inspirasyon mula sa kalikasan, na kilala rin bilang bio-inspired robotics, ay lumago nang malaki. Ang Massachusetts Institute of Technology, isa sa mga pinakakilalang institusyon sa mundo para sa pag-aaral ng engineering, ay may kurso sa bio-inspired robotics sa ilalim ng kanilang mechanical engineering department.

Layunin ng kurso na hikayatin ang isang “interdisiplinaryong lapit sa disenyo na bio-inspired, na may diin sa pagkuha ng mga prinsipyo na maaaring ilapat sa iba’t ibang larangan ng pananaliksik sa robotics, tulad ng robotics, prosthetics, at mga teknolohiyang pantulong sa tao.”

Hindi lamang mga pangunahing institusyon ang interesado rito, kundi pati na rin ang malalaking kumpanya ng teknolohiya ay sumasali sa bio-inspired robotics nang may malaking sigasig. Halimbawa, ang Boston Dynamics, isang kumpanya na nakuha ng Hyundai noong 2021 sa halagang US$1.1 bilyon, ay nag-develop ng robot na ginagaya ang aso upang magsagawa ng maraming mahihirap na gawain. Ang apat na paa na makina ay pinangalanang Spot.

1. Spot ng Boston Dynamics: Isang Apat na Paa na Robot na Ginagaya ang Aso

Binuo na parang isang walang ulo na dilaw na aso, ang Spot, ng Boston Dynamics, ay maaaring umakyat sa burol at mag-navigate sa hagdan. Ang aparato ay nagkakahalaga ng US$74,500. Nagsilbi ito sa maraming layunin, mula sa inspeksyon ng mga pabrika, mga site ng konstruksyon, at mapanganib na kapaligiran, kaya nitong umakyat at mag-navigate sa mga hagdan.

Ang Spot ay ngayon kayang mag-operate 24X7, nang walang interbensyon. Maaari itong mag-charge nang autonomously at muling magplano sa paligid ng mga bagong hadlang nang dinamiko. Ayon sa opisyal na numero, ang mga Spot robot ay nakarating na sa mahigit 1,000 na customer hanggang ngayon.

Ang Spot ay naglilingkod sa iba’t ibang industriya, kabilang ang pagmamanupaktura, enerhiya at likas na yaman, konstruksyon, akademya at edukasyon, at gobyerno.

Pagkatapos na isinara ng Hyundai ang kanilang kasunduan upang kunin ang Boston Dynamics, nagkaroon ito ng 80 porsyentong pagmamay-ari sa kumpanya. Ang SoftBank, sa pamamagitan ng isa sa mga affiliate nito, ay naghawak ng kontrol sa natitirang 20 porsyento.

Inilathala ng Hyundai ang pinagsamang financial statements para sa 2022 noong Marso 21, 2023. Kumita ang kumpanya ng 6,126,969 milyong Korean Won noong 2022, isang malaking pagtaas mula sa 3,782,498 milyong Korean Won na kinita noong 2021. Ang mga dibidendo na binayaran noong 2022 ay 7,207 milyong.

2. Pagkuha ng ABB sa SevenSense: Isang Breakthrough sa Pag-develop ng Nature-Inspired Robots

ABB, isa pang pandaigdigang haligi ng robotics, ay kamakailan lamang bumili ng Sevensense, isang Swiss start-up na dalubhasa sa pagpapalakas ng mobilidad ng mga industriyal na robot. Lalo pang partikular, ang SevenSense ay nagde-develop at gumagawa ng sensor at AI-powered robotic systems na may mga kakayahan ng mata at utak upang mag-navigate sa paligid ng mga planta at makalibot sa buong puwang ng pabrika.

Ang mga solusyon ay hindi mananatiling limitado sa mga ibinigay na production line na karaniwang gumagamit ng fixed magnetic strips. Ang mga robot na ito ay maaaring maglipat ng 2 tonelada ng materyales sa bilis na 1.5 metro kada segundo. Mayroon itong anim na kamera. Ayon kay Sami Atiya, head ng robotics at discrete automation ng ABB:

“Sa ilalim ng lumang sistema, kapag kailangan mong baguhin ang isang production line na 100 metro, magdagdag ng bagong production cell, halimbawa, imposibleng ilihis ang robot. Ngayon ay magagawa na natin ito nang madali.”

Ayon sa pinakabagong magagamit na financial report, ang ABB ay may taunang kita na US$29.4 bilyon noong 2022, kumpara sa US$28.9 bilyon noong 2021.

3. Motobot ng Yamaha na Inspirado sa Tao na Nagmamaneho

Hindi lamang mga hayop sa dagat at ang ating apat na paa na mga kaibigan, kundi kumukuha rin ng inspirasyon ang mga robot mula sa atin, mga tao. Ang natatanging proyekto ng Yamaha, ang Motobot, ay naglalayong lumikha ng perpektong humanoid robot upang magmaneho ng sasakyan nang hindi binabago para sa autonomous na paggamit. Ang Motobot ay maaaring magmaneho ng sasakyan nang autonomously sa pamamagitan ng pagkuha ng datos mula sa bilis ng sasakyan, rpm ng makina, attitude ng makina, at iba pang katulad na parameter.

Plano ng Yamaha na palakasin ang Motobot, sa hinaharap, gamit ang high-precision GPS, mga sensor, atbp., upang magkaroon ito ng kakayahang kilalanin ang posisyon ng makina at gumawa ng mas maingat na desisyon sa pinakamainam na linya na tatahakin sa paligid ng racetrack at ang mga limitasyon ng pagganap ng motorsiklo.

Upang i-develop ang Motobot, nakipagtulungan ang Yamaha sa SRI International, isang nangungunang pandaigdigang research institute. Ang bisyon ay kumuha ng inspirasyon at kaalaman mula sa mga teknolohiyang nakapaloob sa pag-develop ng MOTOBOT, tulad ng robot control at paglikha ng human-machine interface.

Ayon sa pinakabagong magagamit na taunang ulat para sa FY 2022, kumita ang Yamaha ng kita na higit sa 408 bilyong Japanese Yen sa taon na iyon na may core operating profit na 43 bilyong Japanese Yen.

Isang Listahan ng Walang Katapusang Pag-unlad

Sa limitadong panahon natin, maaari naming talakayin ang maraming makabuluhang halimbawa kung saan kumuha ng malaking inspirasyon ang robotics mula sa kalikasan. Gayunpaman, ipinapakita ng pagsusuri ng mga magagamit na publikasyon sa pananaliksik na ito ay paunang bahagi lamang ng kabuuan. Ang robotics, bilang isang daloy ng pag-aaral, pananaliksik, pag-develop, at aplikasyon, ay malaki ang hango mula sa kalikasan at magpapatuloy na gawin ito.

Ang mga robotic drone, halimbawa, ay malaki ang inspirasyon mula sa mga ibon. Hindi lamang sa kanilang mekanismo ng paglipad, ang mga ibon ay nagbibigay din ng inspirasyon sa mga drone upang lumipad nang epektibo sa masamang panahon at sa gitna ng malalakas na hangin.

Ang mga lumulubog na ibon ay nagdala sa paglikha ng Aquatic Micro Air Vehicle (AquaMAV) sa Aerial Robotics Laboratory sa Imperial College London. Ang mga AquaMAV na ito ay maaaring sumisid sa tubig nang mabilis, muling lumitaw, at maglabas ng tubig sa pamamagitan ng jet. Ang mga solusyong ito ay nagagamit sa iba’t ibang kaso, kabilang ang pangongolekta ng mga sample ng tubig para sa mga misyon ng pagsagip o eksplorasyon sa ilalim ng tubig.

Ang mga paru-paro ay nagbigay inspirasyon sa mga microbot na magkaroon ng espesyal na uri ng istruktura ng pakpak na makakatulong sa kanila na lumipad nang mas malayo at iwasan ang mga aksidente.

Ang Boston Dynamics, isa sa mga kumpanyang nabanggit na namin, ay may isa pang robot na tinatawag na Atlas, na isang intelligent bipedal humanoid.

Ang Jessiko ay isang underwater robot na gumagamit ng mga pako upang maglakbay sa tubig. Ang DelFly Micro ay isang 3.07-gram na flapping-wing robot na – tulad ng ipinapakita ng pangalan nito – ay inspirasyon mula sa langaw. Nasaksihan din ng mundo ang pagdating ng mga turtle-inspired na 3D-printed, apat na paa na soft robot.

Ang kalikasan ay may milyun-milyong hayop at insekto. Ang mga kakayahang ebolusyonaryo ng mga hayop at insekto ay nagdudulot ng kamangha-manghang mga bagay. Ang mga tao ay hindi naiiba. Ang pag-aaral kung paano gumagana ang mga katawan na ito ay magbubukas ng maraming oportunidad para sa mga robot.

Maraming gawain na nangangailangan ng pagpunta ng tao sa mapanganib na mga lugar ay maaaring gawin ng mga robot na ito. Ang mga robot na ito ay hindi lamang maisasakatuparan ang mga gawain kundi magagawa rin ito nang mas mabilis at mas epektibo na may kasanayan at katumpakan. Makakatulong ito sa pagsasagawa ng maraming paulit-ulit na gawain upang lumikha ng mas maraming oras para sa utak ng tao na gawin ang pinakamagaling nitong gawin: mag-isip at lumikha ng mga bagong bagay upang itulak ang sibilisasyon pasulong.

I-click dito para sa listahan ng sampung pinakamahusay na kumpanya ng robotics.