Robotar flyger, simmar och gräver tunnlar – ”Drar nytta av miljontals år av evolution”

Läs även

Satsar på ”ai-fabrik” – skrotar tanken med löpande band

Ornithoptern i sci-fi-blockbustern Dune ser ut som en helikopter korsad med en trollslända. Man kan förstå varför.

Ända sedan mänskligheten började drömma om att flyga har ingenjörer hittat inspiration i naturen. I dag strävar de efter att bygga flygande robotar som kan nå avlägsna platser för att övervaka miljön och samla in prover.

Fåglar är exempelvis utmärkta att inspireras av, enligt Raphael Zufferey, robottekniker på schweiziska École Polytechnique Fédérale i Lausanne. 

– De drar nytta av miljontals år av evolution, så vi har något som har optimerats under en väldigt lång tid, säger han.

Raphael Zufferey leder ett forskningsprojekt som har fått EU-finansiering för att utveckla robotar med flaxande vingar.

Projektet heter FAAV och påbörjades för två år sedan. Det har fokuserat på lättviktiga, prisvärda flygmaskiner som kan skickas iväg för att utforska floder, sjöar och hav för att övervaka deras miljöstatus och samla in data.

Akvatiska flygande robotar med flaxande vingar kan både flyga till avlägsna platser och dyka för att utforska exempelvis undervattensmiljön i vulkaniska sjöar.

– Eftersom roboten väger 200 gram skulle du kunna fästa den på din ryggsäck, gå till kanten av en vulkan och skicka iväg den ned i en sjö, säger Raphael Zufferey. 

Han listar exempel på andra potentiella användningsområden för dessa robothjälpredor, som att studera hälsan hos korallrev, ta prover från marina organismer för dna-test eller analysera marina sediment. 

Flygtest, simframgång

Raphael Zufferey säger att den huvudsakliga tekniska utmaningen har varit att få roboten de utvecklar att lyfta och flyga från vattnet. Hittills har hans team haft viss framgång i labbet. 

– Det är fortfarande ett pågående projekt. Men vi har sett några riktigt bra första resultat.

Forskarna utvärderar både vingar som viker sig och vingar som inte viker sig för att se vilket alternativ som fungerar bäst. Teamet har även lyckats få sin robot att simma vid en hastighet på en meter per sekund efter att ha dykt ned i vattnet från luften – snabbare än de flesta andra simmande robotar. 

– Det var ett väldigt bra första resultat. Vi lyckades få roboten att simma bra trots att den ursprungligen utformades för att flyga, säger Raphael Zufferey.

Men att härma naturen på de här sätten är svårare än det kan verka och innebär många kompromisser. Roboten måste till exempel vara lätt nog för att flyga och kompakt nog för att dyka med sensorer för provtagning. 

I sin jakt på den bästa blandningen av material har forskarna använt sig av avancerade polymerer och kolfiber – kända för ett bra förhållande mellan styrka och vikt.

Raphael Zufferey hävdar att det kan vara möjligt att ha en robot som kan flyga och simma inom cirka sex månader. Han uppskattar kostnaden till runt 350 euro per robot.

Underjorden

I ett annat projekt i Europa går forskare går på djupet och utformar en robot som kan ge sig ned i utmanande underjordiska miljöer, även de som innehåller vatten, för att extrahera mineral. 

Europa har runt 30 000 stängda gruvor som fortfarande innehåller råmaterial som krom, koppar, guld, järn och zink som används i bland annat energi- och elektronikindustrin. Genom att utvinna dessa material med robotar på ett miljömässigt sunt sätt kan människor slippa bege sig in i farliga miljöer. Det minskar även importbehovet från andra delar av världen.

– Det logiska valet är att skicka in robotar, säger Claudio Rossi, robottekniker på spanska Universidad Politécnica i Madrid. 

– Det främsta syftet är att tillhandahålla Europa med hållbara inhemska råmaterialskällor. De används överallt, inklusive i mobiltelefoner, datorer och bilar.

Det EU-finansierade projektet Robminers som han har lett har utvecklat en prototyp inspirerad av hur fiskar, insekter och maskar rör sig.

Denna typ av orädda utforskare kan gräva tunnlar genom översvämmade gruvor och skulle möjliggöra gruvarbete och extrahering av avlagringar på stort djup, vilket annars skulle vara oekonomiskt för företag och farligt för människor.

Roboten är runt en meter bred och tre meter lång. Dess relativt kompakta storlek och precisionsgrävningsförmåga skulle bidra till att minska mängden avfall och vara mer miljövänlig än konventionellt maskineri, enligt Rossi. Tanken är att ha en ”fordonsflotta” av den här typen av robot.

Mullvadsliknande morrhår

Roboten skulle kunna reparera sig själv och skulle använda sig av sensorer och artificiell intelligens.

– Roboten har morrhår som en mullvad, förklarar Claudio Rossi. Med dessa kan den vidröra väggar eller hinder så att vi kan konstruera en 3d-modell av gruvan. Den kan berätta att det finns en vägg här, en sten där, en tunnel till vänster.

Borrningsförsök har skett i Estland och Slovenien, där de flesta av robotens viktigaste komponenter har testats vid ett vattentryck på cirka 100 bar.

– Det innebär att maskinen skulle kunna arbeta på ett djup på upp till 1 000 meter, vilket räcker gott och väl, säger Claudio Rossi.

Projektet avslutades i slutet av 2023, efter fyra och ett halvt år, men Rossi menar att uppföljningsarbete krävs för att göra prototypen perfekt. Han förväntar sig att det kan ta ytterligare tre eller fyra år för att integrera ai i roboten, ett årtionde för att få en fullt fungerande modell och 20 år för att påbörja produktionen.

– Vi har precis börjat, men vi har lärt oss mycket, säger Claudio Rossi. 

Film om Robominers:

Läs även

Koldioxidinfångning – här är sju problem med den hajpade tekniken

Heta trenden bland svenska startups: Hittar innovationerna i skogen