로봇을 만드는 데는 시간, 기술, 적절한 재료가 필요하며 때로는 약간의 곰팡이도 필요합니다.

한 쌍의 새로운 로봇을 만들면서 코넬 연구원들은 실험실이 아닌 숲 바닥에서 발견된 예상치 못한 구성 요소인 곰팡이 균사체를 배양했습니다.균사체의 타고난 전기 신호를 활용함으로써 연구원들은 순수 합성 로봇보다 잠재적으로 환경에 더 잘 반응할 수 있는 "바이오하이브리드" 로봇을 제어하는 ​​새로운 방법을 발견했습니다.

연구팀의 논문 "진균 균사체의 전기생리학적 측정을 통해 중재된 로봇의 감각운동 제어",출판되었습니다~에과학로봇공학.주요 저자는 코넬 엔지니어링의 기계 및 항공우주 공학 교수이자 논문의 수석 저자인 Rob Shepherd가 이끄는 유기 로봇 공학 연구소의 연구원인 Anand Mishra입니다.

Shepherd는 "이 논문은 로봇의 자율성 수준을 향상시키기 위해 환경 감지 및 명령 신호를 제공하기 위해 곰팡이 왕국을 사용하는 많은 연구 중 첫 번째입니다."라고 말했습니다."균사체를 로봇의 전자 장치로 성장시킴으로써 바이오하이브리드 기계가 환경을 감지하고 반응할 수 있게 되었습니다. 이 경우에는 빛을 입력으로 사용했지만 미래에는 화학적이 될 것입니다. 미래의 잠재력로봇은 작물의 토양 화학을 감지하고 언제 비료를 더 추가할지 결정하는 역할을 할 수 있습니다. 예를 들어 해로운 녹조와 같은 농업의 하류 영향을 완화할 수도 있습니다."

미래의 로봇을 설계할 때 엔지니어들은 다음에서 많은 단서를 얻었습니다.동물의 왕국, 살아있는 생물이 움직이는 방식을 모방하고 환경을 감지하며 땀을 통해 내부 온도를 조절하는 기계를 사용합니다.일부 로봇에는 근육 조직의 세포와 같은 살아있는 물질이 포함되어 있지만복잡한 생물학적 시스템건강하고 기능적으로 유지하기가 어렵습니다.결국 로봇을 살려두는 것이 항상 쉬운 것은 아닙니다.

균사체는 버섯의 지하 식물 부분이며 여러 가지 장점이 있습니다.그들은 가혹한 조건에서도 자랄 수 있습니다.또한 화학적, 생물학적 신호를 감지하고 여러 입력에 응답하는 능력도 있습니다.

"합성 시스템, 예를 들어 수동 센서를 생각해 보면 우리는 그것을 한 가지 목적으로만 사용합니다. 하지만 살아있는 시스템은 접촉에 반응하고, 빛에 반응하고, 열에 반응하고, 심지어 알려지지 않은 어떤 것에도 반응합니다.신호처럼요." 미슈라가 말했다."그래서 우리는 미래의 로봇을 만들고 싶다면 예상치 못한 환경에서 어떻게 일할 수 있을까? 우리는 이러한 생명체 시스템을 활용할 수 있고 알려지지 않은 입력이 들어오면 로봇이 이에 응답할 것이라고 생각합니다."

그러나 버섯과 로봇을 통합하는 방법을 찾으려면 기술에 대한 지식과 녹색 지식 이상이 필요합니다.

"당신은 배경 지식이 있어야합니다기계 공학Mishra는 "전자공학, 일부 균류학, 일부 신경생물학, 일종의 신호 처리"라고 말했습니다. "이러한 모든 분야가 함께 모여 이런 종류의 시스템을 구축합니다."

Mishra는 다양한 학제간 연구자들과 협력했습니다.그는 신경생물학 및 행동 분야의 수석 연구원인 브루스 존슨(Bruce Johnson)과 상담을 통해 다음과 같은 내용을 기록하는 방법을 배웠습니다.전기 신호균사체 막의 뉴런과 같은 이온 채널을 통해 전달됩니다.농업 및 생명 과학 대학의 통합 식물 과학 대학의 식물 병리학 및 식물 미생물 생물학 부교수인 Kathie Hodge는 Mishra에게 깨끗한 균사체 배양 방법을 가르쳤습니다.곰팡이에 전극을 붙입니다.

미슈라가 개발한 시스템은 진동과 전자기 간섭을 차단하고 균사체의 전기 생리학적 활동을 실시간으로 정확하게 기록 및 처리하는 전기 인터페이스와 일종의 신경 회로인 중앙 패턴 생성기에서 영감을 얻은 컨트롤러로 구성된다.기본적으로 시스템은 원시 전기 신호를 읽고 이를 처리하고 균사체의 리드미컬한 스파이크를 식별한 다음 해당 정보를 디지털 제어 신호로 변환하여 로봇의 액추에이터로 전송합니다.

거미 모양의 소프트 로봇과 바퀴 달린 로봇 등 두 개의 바이오하이브리드 로봇이 제작되었습니다.

로봇은 세 가지 실험을 완료했습니다.첫 번째로, 로봇은 균사체 신호의 자연스럽고 연속적인 스파이크에 대한 반응으로 각각 걷고 굴렀습니다.그런 다음 연구자들은 로봇을 자외선으로 자극하여 보행을 바꾸게 하여 환경에 반응하는 균사체의 능력을 입증했습니다.세 번째 시나리오에서 연구자들은 균사체의 고유 신호를 완전히 무시할 수 있었습니다.

그 의미는 로봇공학과 곰팡이 분야를 훨씬 뛰어넘습니다.

"이런 종류의 프로젝트는 단지 로봇을 제어하는 ​​것에 관한 것이 아닙니다"라고 Mishra는 말했습니다."또한 살아있는 시스템과의 진정한 연결을 만드는 것이기도 합니다. 일단 신호를 들으면 무슨 일이 일어나고 있는지도 이해할 수 있기 때문입니다. 아마도 그 신호는 일종의 스트레스에서 나올 수도 있습니다. 따라서 신체적인 반응을 볼 수 있습니다.우리가 시각화할 수 없는 신호이지만기계 인간시각화를 하고 있어요."공동 저자로는 Johnson, Hodge, 이탈리아 피렌체 대학의 김재석, 학부 연구 조교인 Hannah Baghdadi가 있습니다.

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