Robô da Universidade de Tel Aviv Usa Orelha de Gafanhoto para Ouvir e Responder a Som

Um robô sendo desenvolvido na Universidade de Tel Aviv "ouve" sinais elétricos, graças a um sensor natural: a orelha de um gafanhoto morto.

Até agora, a chamada e resposta possibilitada por um robô com orelha de gafanhoto é básica. Quando um pesquisador bate palmas, a orelha do gafanhoto registra o som e o robô move para frente. Quando um pesquisador bate palmas duas vezes, o robô move para trás.

A demonstração, no entanto, de combinar plataformas robóticas e elementos biológicos abre a porta para um conjunto excitante de novas aplicações, de acordo com o Dr. Ben M. Maoz, pesquisador principal no projeto e professor na Faculdade de Engenharia Iby e Aladar Fleischman e na Escola de Neurociência Sagol.

"Você pode imaginar todo tipo de tarefas que hoje usam sensores animais, que podem ser substituídas por tais robôs. Por exemplo, cheirar drogas e explosivos", Dr. Moaz disse à Tech Briefs.

Os resultados do estudo foram publicados no jornal Sensors .

Como é o Orelha-de-Gafanhoto-em-um-Chip

Um chip microfluidico conecta a um eletrodo de sucção customizado. O nervo auditivo do gafanhoto, alojado dentro do chip, é puxado para o eletrodo de sucção antes da gravação. O "orelha-em-um-chip" atua como um sensor e então responde a sons.

Além do chip customizado e eletrodo de sucção, a plataforma robótica inclui um amplificador de sinal e um sistema de controlador e processador de sinal (CSPS).

O chip orelha-em-um-chip mantém a orelha viva fornecendo oxigênio e alimento ao órgão, enquanto permite que os sinais elétricos sejam retirados da orelha do gafanhoto e amplificados e transmitidos ao robô.

Junto com o especialista em gafanhotos Prof. Amir Ayali (da Escola de Zoologia) e especialista em som Prof. Yossi Yovel (da Escola de Neurociência Sagol), Dr. Maoz substituiu o microfone eletrônico do robô com a orelha de um inseto morto.

A orelha detecta sinais do ambiente, neste caso vibrações no ar. O chip especial então converte a entrada do inseto para a do robô.

Este tipo de conquista — uma substituição de sistemas tecnológicos com biológicos — habilita melhor sensibilidade e eficiência energética, de acordo com Dr. Maoz.

"Sistemas biológicos gastam energia negligenciável comparado a sistemas eletrônicos. Eles são miniatura, e portanto também extremamente econômicos e eficientes", disse Maoz em março .

Em um Q&A com a Tech Briefs abaixo, Dr. Maoz descreve o tipo de futuro que ele vislumbra com tecnologia que verdadeiramente tira da natureza.

Tech Briefs: Qual é a significância desta conquista?

Dr. Ben M. Maoz: A significância deste trabalho é mostrar um proof-of-concept de que somos capazes de integrar elementos biológicos com plataformas robóticas. Mais especificamente, mostramos que podemos pegar o sistema auditivo, que pode servir como entrada para som, para navegar um robô.

Aqui mostramos para o sistema sonoro, mas abre muitas portas para mais aplicações.

Assista um 'Smellicopter' Decolar

Um vídeo da Tech Briefs TV mostra como uma equipe da Universidade de Washington adicionou uma antena de mariposa viva ao seu drone.

Tech Briefs: Vocês pretendem construir um sistema que requer oxigênio e alimento para serem fornecidos? Ou pretendem tentar imitar a orelha do gafanhoto e construir um equivalente de hardware?

Dr. Maoz: Esta questão é um dos principais desafios do projeto. Tivemos que projetar um dispositivo sofisticado que dá oxigênio e nutrientes constantes à orelha do gafanhoto para mantê-la viva.

Tech Briefs: Vocês têm que renovar os nutrientes? Com que frequência?

Dr. Maoz: Sim, nutrientes frescos precisam ser dados à orelha. Podemos fazer manualmente após 4-6 horas ou com um sistema de perfusão que temos, que pode fazer continuamente.

Tech Briefs: Como é este sistema?

Dr. Maoz: O dispositivo é um "chip microfluidico" que tem canais especiais e suportes que mantêm a orelha próxima ao ar, mas também dentro há um líquido especial que fornece os nutrientes necessários à orelha.

Tech Briefs: O que inspirou vocês a irem com um gafanhoto?

Dr. Maoz: Fui abençoado por trabalhar com Prof. Yossi Yovel que é especialista em som e Prof. Amir Ayali que é especialista em gafanhotos. Então decidimos começar com isso, em cima das grandes capacidades auditivas que o gafanhoto tem.

Tech Briefs: A aplicação do gafanhoto é mais uma demonstração? O que você pode fazer com um robô que tem esse tipo de detector?

Dr. Maoz: Como o projeto era tão ambicioso, queríamos começar integrando um sentido que seria relativamente "fácil" de comparar a sensores eletrônicos (que, neste caso, será um microfone). Agora, que sabemos que o conceito está realmente funcionando, estamos trabalhando em outras capacidades de sensoriamento (como olfato) que são muito mais desafiadoras de criar com a tecnologia de hoje.

Tech Briefs: Vocês vislumbram um futuro onde a tecnologia é mais biológica, como "Smellicopters?" Quais são as vantagens de ir com tecnologia mais biológica?

Dr. Maoz: Milhões de anos de evolução foram capazes de criar sensores pequenos, sensíveis e eficientes que não somos capazes de imitar com a tecnologia de hoje. Portanto, gostaríamos de usar e integrar estas incríveis capacidades de sensoriamento com plataformas robóticas.

Tech Briefs: Qual é o próximo teste? É sobre refinar a aplicação do gafanhoto, ou testar novas ideias com tipos de organismos?

Dr. Maoz: Estamos pensando atualmente em integrar "o melhor de todos os mundos", que pode ser um array de sensores de diferentes insetos. Isso pode incluir tanto trabalhar com um sentido de múltiplos organismos, ou múltiplos sensores de diferentes organismos. Após publicar o artigo, muitas pessoas nos contataram com ideias e aplicações malucas e interessantes que estamos analisando atualmente.

Você tem alguma ideia? O que você acha de uma abordagem mais biológica na tech? Compartilhe suas perguntas e comentários abaixo.