Chociaż robotyka osiągnęła znaczące postępy, zwierzęta nadal przewyższają roboty pod względem biegania, co obnaża luki w obecnych technologiach i metodach inżynieryjnych. Artykuł naukowy autorstwa Samuela A. Burdena i współautorów, opublikowany w „Science Robotics”, poddaje analizie różnice między zwierzętami a robotami, koncentrując się na trzech kluczowych parametrach: zasięgu, zwinności i wytrzymałości.

W przeciwieństwie do robotów, które są zbudowane z oddzielnych komponentów na makroskali, zwierzęta rozwijają się z heterogenicznych struktur na nanoskali. Pomimo tego, że obie technologie wykorzystują różne zjawiska fizyczne i materiały do wytwarzania energii, percepcji, aktuacji i kontroli, zarówno zwierzęta, jak i roboty są projektowane do biegania. Ta wspólna cecha realizowana jest jednak przy użyciu znacznie różniących się paradygmatów projektowych.

Autorzy analizują pięć kluczowych podsystemów niezbędnych do biegu: system zasilania, konstrukcję, system aktuacyjny, system sensoryczny i system sterowania. Choć technologie inżynieryjne często dorównują lub przewyższają swoje biologiczne odpowiedniki w wielu aspektach, to integracja tych systemów w biologii wydaje się być bardziej zaawansowana.

Na przykład, choć roboty mogą posiadać silniejsze lub równie efektywne systemy zasilania, zwierzęta mają lepszą zdolność do integracji i zarządzania energią na poziomie całego organizmu. W kontekście konstrukcji, materiały biologiczne takie jak kość czy kutikula, choć nie zawsze są tak silne lub sztywne jak te używane w robotach, to oferują inne korzyści, takie jak mniejsza masa czy lepsza odporność na uszkodzenia.

Podsystemy sensoryczne i sterujące w zwierzętach również wykazują zdumiewającą złożoność i wydajność, pozwalając na błyskawiczne reakcje i adaptację do zmiennych warunków środowiskowych, co jest trudne do osiągnięcia w robotyce.

Ostatecznie, autorzy artykułu sugerują, że kluczowym czynnikiem, który pozwala zwierzętom przewyższać roboty, jest nie tylko wydajność poszczególnych komponentów, ale przede wszystkim zaawansowana integracja tych systemów, co pozwala na bardziej efektywną współpracę i adaptację do dynamicznie zmieniających się warunków. Wskazują, że przyszłe badania powinny koncentrować się na lepszym zrozumieniu i naśladowaniu tej integracji w celu zwiększenia wydajności robotów biegających.

Źródło: Science