Robot Tel Aviv University Menggunakan Telinga Belalang untuk Mendengar dan Merespons Suara

Robot yang sedang dikembangkan di Universitas Tel Aviv "mendengar" sinyal listrik, berkat sensor alami: telinga belalang mati.

Sampai saat ini, panggilan dan respons yang dimungkinkan oleh robot telinga belalang adalah yang dasar. Ketika peneliti bertepuk tangan, telinga belalang mendaftarkan suara dan robot bergerak maju. Ketika peneliti bertepuk tangan dua kali, robot bergerak mundur.

Demonstrasi, namun, menggabungkan platform robotik dan elemen biologis membuka pintu untuk serangkaian aplikasi baru yang menarik, menurut Dr. Ben M. Maoz, peneliti utama proyek dan profesor di Fakultas Teknik Iby dan Aladar Fleischman dan Sekolah Ilmu Saraf Sagol.

"Anda dapat membayangkan semua macam tugas yang saat ini menggunakan sensor hewan, yang dapat digantikan oleh robot semacam ini. misalnya, seperti mencium obat dan peledak," kata Dr. Moaz kepada Tech Briefs.

Hasil studi diterbitkan dalam jurnal Sensors .

Bagaimana Tampilan Telinga Belalang-on-a-Chip

Sebuah chip mikrofluidik terhubung ke elektroda sesakan yang dirancang khusus. Saraf pendengaran belalang, yang teredap di dalam chip, ditarik ke dalam elektroda sesakan sebelum merekam. "Telinga-on-a-chip bertindak sebagai sensor dan kemudian merespons suara.

Selain chip yang disesuaikan dan elektroda sesakan, platform robotik mencakup penguat sinyal dan sistem pengontrol dan pemroses sinyal (CSPS).

Telinga-on-a-chip menjaga telinga tetap hidup dengan menyediakan oksigen dan makanan ke organ, sambil memungkinkan sinyal listrik diambil dari telinga belalang dan diamplifikasi serta ditransmisikan ke robot.

Bersama dengan ahli belalang Prof. Amir Ayali (dari Sekolah Zoologi) dan ahli suara Prof. Yossi Yovel (dari Sekolah Ilmu Saraf Sagol), Dr. Maoz mengganti mikrofon elektronik robot dengan telinga serangga mati.

Telinga mendeteksi sinyal dari lingkungan, dalam hal ini getaran di udara. Chip khusus kemudian mengonversi input serangga menjadi input robot.

Pencapaian jenis ini — penggantian sistem teknologis dengan sistem biologis — memungkinkan sensitivitas dan efisiensi energi yang lebih baik, menurut Dr. Maoz.

"Sistem biologis mengeluarkan energi yang kecil dibandingkan sistem elektronik. Mereka miniatur, dan oleh karena itu juga sangat ekonomis dan efisien," kata Maoz pada Maret .

Dalam Q&A dengan Tech Briefs di bawah, Dr. Maoz menggambarkan jenis masa depan yang ia bayangkan dengan teknologi yang benar-benar mengambil dari alam.

Tech Briefs: Apa signifikansi pencapaian ini?

Dr. Ben M. Maoz: Signifikansi pekerjaan ini adalah untuk menunjukkan bukti konsep bahwa kita dapat mengintegrasikan elemen biologis dengan platform robotik. Lebih spesifik, kita menunjukkan bahwa kita dapat mengambil sistem pendengaran, yang dapat berfungsi sebagai input untuk suara, untuk menavigasi robot.

Di sini kita menunjukkan untuk sistem suara, tetapi ini membuka banyak pintu untuk lebih banyak aplikasi.

Tonton 'Smellicopter' Terbang

Video Tech Briefs TV menunjukkan bagaimana tim di Universitas Washington menambahkan antena layar hidup ke drone mereka.

Tech Briefs: Apakah Anda berniat membangun sistem yang membutuhkan oksigen dan makanan untuk disuplai? Atau apakah Anda berniat mencoba meniru telinga belalang dan membangun setara hardware?

Dr. Maoz: Hal ini adalah salah satu tantangan utama proyek. Kami harus merancang perangkat yang canggih yang memberikan oksigen dan nutrien konstan ke telinga belalang untuk menjaganya tetap hidup.

Tech Briefs: Apakah Anda harus memperbarui nutrien? Seberapa sering?

Dr. Maoz: Ya, nutrien segar perlu diberikan ke telinga. Kami dapat melakukannya secara manual setelah 4-6 jam atau dengan sistem perfusi yang kami miliki, yang dapat melakukannya secara kontinu.

Tech Briefs: Bagaimana tampilan sistem ini?

Dr. Maoz: Perangkat adalah "chip mikrofluidik" yang memiliki saluran dan holder khusus yang menahan telinga dekat udara, tetapi di dalamnya juga ada cairan khusus yang menyediakan nutrien yang diperlukan untuk telinga.

Tech Briefs: Apa yang menginspirasi Anda untuk memilih belalang?

Dr. Maoz: Saya beruntung bekerja dengan Prof. Yossi Yovel yang adalah ahli suara dan Prof. Amir Ayali yang adalah ahli belalang. Jadi kami memutuskan untuk memulai dengan ini, di atas kemampuan pendengaran hebat yang dimiliki belalang.

Tech Briefs: Apakah aplikasi belalang lebih merupakan demonstrasi? Apa yang dapat Anda lakukan dengan robot yang memiliki detektor semacam itu?

Dr. Maoz: Karena proyek ini begitu ambisius, kami ingin memulai dengan mengintegrasikan indra yang akan relatif "mudah" untuk dibandingkan dengan sensor elektronik (yang dalam kasus ini akan mikrofon). Sekarang, setelah kami tahu bahwa konsepnya sebenarnya berfungsi, kami sedang bekerja pada kemampuan sensasi lain (seperti bau) yang jauh lebih sulit diciptakan dengan teknologi saat ini.

Tech Briefs: Apakah Anda membayangkan masa depan di mana teknologi lebih biologis, seperti “Smellicopters?” Apa keuntungan memilih teknologi biologis yang lebih?

Dr. Maoz: Jutaan tahun evolusi mampu menciptakan sensor yang kecil, sensitif, dan efisien yang kita tidak dapat meniru dengan teknologi saat ini. Oleh karena itu, kami ingin menggunakan dan mengintegrasikan kemampuan sensasi luar biasa ini dengan platform robotik.

Tech Briefs: Apa ujian berikutnya? Apakah itu tentang menyempurnakan aplikasi belalang, atau mencoba ide baru dengan jenis organisme?

Dr. Maoz: Kami saat ini memikirkan untuk mengintegrasikan "yang terbaik dari semua dunia," yang dapat berupa array sensor dari berbagai serangga. Ini dapat mencakup bekerja dengan satu indra dari beberapa organisme, atau beberapa sensor dari organisme berbeda. Setelah menerbitkan paper, banyak orang menghubungi kami dengan ide dan aplikasi yang gila dan menarik yang kami sedang lihat.

Apakah Anda punya ide? Apa pendapat Anda tentang pendekatan teknologi yang lebih biologis? Bagikan pertanyaan dan komentar Anda di bawah.