Insekten-Cyborgs, auch bekannt als Hybrid-Insekten-Computer-Roboter, sind eine neue Entwicklung, bei der elektrische Reize verwendet werden, um die Bewegung von Insekten zu steuern. Diese Technologie verspricht die Schaffung kleiner, hochbeweglicher und effizienter Geräte.
Eine kürzlich im Journal eLife veröffentlichte Studie konzentrierte sich auf die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen elektrischer Stimulation in den Beinmuskeln von Stabheuschrecken und dem resultierenden Drehmoment, der Verdrehkraft, die das Bein bewegt. Die Forscher analysierten drei Beinmuskeln, die an der Bewegung der Insekten beteiligt sind: einen für den Antrieb, einen für die Gelenksteifigkeit und einen für den Übergang zwischen Stehen und Schwingen des Beins.
Die Experimente beinhalteten die elektrische Stimulation einer der drei Beinmuskeln, während der Körper der Stabheuschrecken fixiert wurde. Die Forscher konnten ein Modell entwickeln, das das Drehmoment vorhersagte, das erzeugt wurde, wenn unterschiedliche Muster der elektrischen Stimulation auf einen Beinmuskel angewendet wurden. Sie fanden auch einen nahezu linearen Zusammenhang zwischen der Dauer der elektrischen Stimulation und dem erzeugten Drehmoment.
Basierend auf diesen Messungen konnten die Forscher vorhersagen, wie viel Verdrehkraft erzeugt würde, indem sie die Länge des angelegten elektrischen Impulses betrachteten. Diese Erkenntnis ermöglicht eine präzisere Motorsteuerung bei Biohybrid-Robotern und ihre Bewegungen werden genauer.
Die Forscher geben jedoch zu, dass noch Herausforderungen bewältigt werden müssen. Eine der Herausforderungen besteht darin, Modelltests bei frei laufenden Insekten durchzuführen und die elektrischen Reize so zu verfeinern, dass sie natürlichen neuromuskulären Signalen sehr ähnlich sind.
Einführung
Insekten-Cyborgs, auch bekannt als hybride Insekten-Computer-Roboter, sind eine neue Entwicklung, bei der elektrische Reize verwendet werden, um die Bewegung von Insekten zu kontrollieren. Diese Technologie verspricht die Schaffung kleiner, hochmobile und effizienter Geräte.
Studie zur elektrischen Stimulation und Torsion bei Stabschrecken
Eine kürzlich in der Zeitschrift eLife veröffentlichte Studie widmete sich der Untersuchung der Beziehung zwischen elektrischer Stimulation in den Beinmuskeln von Stabschrecken und der resultierenden Torsion, das ist die Drehkraft, die das Bein bewegt. Die Forscher analysierten drei Beinmuskeln, die an der Insektenbewegung beteiligt sind: einen für den Vortrieb, einen zur Gelenksteifheit und einen zum Übergang vom Stehen zum Schwingen des Beins.
Beziehung zwischen elektrischer Stimulation und Torsion
Die Experimente umfassten die elektrische Stimulation einer der drei Beinmuskeln, während der Körper der Stabschrecken fixiert blieb. Die Forscher konnten ein Modell entwickeln, das die Torsion vorhersagte, die durch verschiedene Muster der elektrischen Stimulation in einem Beinmuskel erzeugt wurde. Sie fanden auch eine nahezu lineare Beziehung zwischen der Dauer der elektrischen Stimulation und der erzeugten Torsion.
Vorhersage der Torsion aufgrund elektrischer Stimulation
Basierend auf diesen Messungen konnten die Forscher vorhersagen, wie viel Drehkraft erzeugt wird, indem sie die Länge des angewendeten elektrischen Impulses betrachteten. Diese Erkenntnis ermöglicht die Verfeinerung der Motorsteuerung bei Biohybrid-Robotern und macht ihre Bewegungen präziser.
Herausforderungen und zukünftige Richtungen
Die Forscher räumen jedoch ein, dass noch einige Herausforderungen zu bewältigen sind. Eine davon besteht darin, Modelltests an frei gehenden Insekten durchzuführen und die elektrischen Reize so zu verfeinern, dass sie natürliche neuromuskuläre Signale möglichst genau nachahmen.
Schlussfolgerung
Insekten-Cyborgs, die durch elektrische Stimulation kontrolliert werden können, bieten aufregende Möglichkeiten zur Schaffung kleiner und effizienter Robotikgeräte. Die Studie über die Beinmuskeln von Stabschrecken und die Beziehung zwischen elektrischer Stimulation und Torsion liefert wertvolle Erkenntnisse zur Verbesserung der Motorsteuerung von Biohybrid-Robotern. Obwohl es noch Herausforderungen zu bewältigen gibt, bieten die potenziellen Anwendungen von Insekten-Cyborgs große Chancen für die Zukunft der Robotik.
