Un robot « entend », utilisant l'oreille d'un criquet

Un robot en cours de développement à l'université de Tel-Aviv "entend" des signaux électriques, grâce à un capteur naturel :l'oreille d'un criquet mort.

Jusqu'à présent, l'appel et la réponse rendus possibles par un robot à oreilles de criquet sont basiques. Lorsqu'un chercheur applaudit, l'oreille du criquet enregistre le son et le robot avance. Lorsqu'une recherche tape deux fois, le robot recule.

La démonstration, cependant, de la combinaison de plates-formes robotiques et d'éléments biologiques ouvre la porte à un ensemble passionnant de nouvelles applications, selon le Dr Ben M. Maoz, chercheur principal du projet et professeur à la faculté d'ingénierie Iby et Aladar Fleischman. et la Sagol School of Neuroscience.

"Vous pouvez imaginer toutes sortes de tâches qui utilisent aujourd'hui des capteurs d'animaux, qui peuvent être remplacés par de tels robots. Par exemple, comme sentir de la drogue et des explosifs", a déclaré le Dr Moaz à Tech Briefs. .

Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue Sensors .

À quoi ressemble le Locust-Ear-on-a-Chip

Une puce microfluidique se connecte à une électrode d'aspiration conçue sur mesure. Le nerf auditif du criquet, logé à l'intérieur de la puce, est tiré dans l'électrode d'aspiration avant l'enregistrement. "L'oreille sur puce agit comme un capteur et réagit ensuite aux sons.

En plus de la puce personnalisée et de l'électrode d'aspiration, la plate-forme robotique comprend un amplificateur de signal et un système de contrôleur et de processeur de signal (CSPS).

L'oreille sur puce maintient l'oreille en vie en fournissant de l'oxygène et de la nourriture à l'organe, tout en permettant aux signaux électriques d'être extraits de l'oreille du criquet et d'être amplifiés et transmis au robot.

Aux côtés du professeur Amir Ayali (de l'École de zoologie), spécialiste des criquets, et du professeur Yossi Yovel (de la Sagol School of Neuroscience), spécialiste du son, le Dr Maoz a remplacé le microphone électronique du robot par l'oreille d'un insecte mort.

L'oreille détecte les signaux de l'environnement, en l'occurrence les vibrations de l'air. La puce spéciale convertit ensuite l'entrée de l'insecte en celle du robot.

Ce type de réalisation - un remplacement des systèmes technologiques par des systèmes biologiques - permet une meilleure sensibilité et une meilleure efficacité énergétique, selon le Dr Maoz.

"Les systèmes biologiques dépensent une énergie négligeable par rapport aux systèmes électroniques. Ils sont miniatures, et donc aussi extrêmement économiques et efficaces", a déclaré Maoz en mars .

Dans une session de questions-réponses avec Tech Briefs ci-dessous, le Dr Maoz décrit le genre d'avenir qu'il envisage avec une technologie qui s'inspire vraiment de la nature.

Fiches techniques  :Quelle est la signification de cette réalisation ?

Dr. Ben M. Maoz :L'intérêt de ce travail est de montrer une preuve de concept que nous sommes capables d'intégrer des éléments biologiques avec des plateformes robotiques. Plus précisément, nous montrons que nous pouvons prendre le système auditif, qui peut servir d'entrée pour le son, pour diriger un robot.

Ici, nous le montrons pour le système audio, mais cela ouvre de nombreuses portes pour plus d'applications.

Regardez un "Smellicopter" prendre son envol

Une vidéo Tech Briefs TV montre comment une équipe de l'Université de Washington a ajouté une antenne papillon vivante à son drone.

Fiches techniques : Avez-vous l'intention de construire un système qui nécessite de l'oxygène et de la nourriture pour être fourni ? Ou avez-vous l'intention d'essayer d'imiter l'oreille du criquet et de créer un équivalent matériel ?

Dr. Maoz :Cette question est l'un des principaux enjeux du projet. Nous avons dû concevoir un appareil sophistiqué qui donne en permanence de l'oxygène et des nutriments à l'épi du criquet pour le maintenir en vie.

Fiches techniques :Faut-il renouveler les nutriments ? À quelle fréquence ?

Dr. Maoz :Oui, des nutriments frais doivent être administrés à l'oreille. Nous pouvons soit le faire manuellement après 4 à 6 heures, soit avec un système de perfusion que nous avons, qui peut le faire en continu.

Fiches techniques  :À quoi ressemble ce système ?

Dr. Maoz :L'appareil est une "puce microfluidique" qui a des canaux et des supports spéciaux qui maintiennent l'oreille près de l'air, mais aussi à l'intérieur il y a un liquide spécial qui fournit les nutriments nécessaires à l'oreille.

Fiches techniques  :Qu'est-ce qui vous a poussé à choisir un criquet ?

Dr. Maoz :J'ai eu la chance de travailler avec le professeur Yossi Yovel qui est un expert du son et le professeur Amir Ayali qui est un expert des criquets. Nous avons donc décidé de commencer par cela, en plus des excellentes capacités auditives du criquet pèlerin.

Fiches techniques :L'application acridienne est-elle plutôt une démonstration ? Que pouvez-vous faire avec un robot doté de ce type de détecteur ?

Dr. Maoz :Le projet étant si ambitieux, nous avons voulu commencer par intégrer un sens qui sera relativement "facile" à comparer aux capteurs électroniques (qui, dans ce cas, sera un microphone). Maintenant que nous savons que le concept fonctionne réellement, nous travaillons sur d'autres capacités de détection (telles que l'odeur) qui sont beaucoup plus difficiles à créer avec la technologie d'aujourd'hui.

Fiches techniques :Envisagez-vous un avenir où la technologie serait plus biologique, comme "Smellicopters ?" Quels sont les avantages d'utiliser davantage de technologies biologiques ?

Dr. Maoz :Des millions d'années d'évolution ont permis de créer de petits capteurs sensibles et efficaces que nous ne sommes pas en mesure d'imiter avec la technologie d'aujourd'hui. Par conséquent, nous aimerions utiliser et intégrer ces incroyables capacités de détection avec des plates-formes robotiques.

Fiches techniques :C'est quoi le prochain test ? S'agit-il d'affiner l'application antiacridienne ou d'essayer de nouvelles idées avec des types d'organismes ?

Dr. Maoz :Nous réfléchissons actuellement à intégrer "le meilleur de tous les mondes", qui peut être un ensemble de capteurs provenant de différents insectes. Cela peut inclure soit le travail avec un seul sens de plusieurs organismes, soit plusieurs capteurs de différents organismes. Après la publication de l'article, de nombreuses personnes nous ont contactés avec des idées et des applications folles et intéressantes que nous recherchons actuellement.

Avez-vous des idées ? Que pensez-vous d'une approche plus biologique de la technologie ? Partagez vos questions et commentaires ci-dessous.