Інженери створили рюкзачок, який кріпиться на спину таргана і дозволяє керувати ним за допомогою електростимуляції. У ньому також є інфрачервона камера і алгоритм навігації, за допомогою якого кіборга можна використовувати для пошуку людей за випромінюваним ними теплом. Стаття опублікована на arXiv.org.
Інженери не перше десятиліття намагаються створювати мікророботів розміром з комах. В останні роки цим напрямком вже зацікавилися і великі компанії, такі як Rolls-Royce, і фінансовані ними розробки вже показують непогані результати. Але поки практичне застосування мікророботів впирається в брак достатньо компактних компонентів, особливо актуаторів і джерел живлення. Частина наукових груп вирішує цю проблему безпосередньо, мініатюризуючи потрібні технології, а DARPA навіть оголосило конкурс на кілька десятків мільйонів доларів, спрямований на розробку компонентів і цілих роботів. Але є й інший підхід, при якому за основу береться живий організм, що вміє ефективно переміщатися, а в нього за допомогою електродів інтегруються електронні модулі. Найчастіше для цього використовують жуків і тарганів, хоча є і приклади такої інтеграції з літаючими комахами.
Інженери з Сінгапуру, Китаю, Німеччини та Великобританії під керівництвом Хіротакі Сато (Hirotaka Sato) з Наньянського технологічного університету створили на основі мадагаскарського таргана () кіборга, який може переміщатися по заданому маршруту і знаходити людей по дорозі.
Для інтеграції електроніки з тарганом автори вибрали стандартний підхід - електростимуляцію. Для цього вони вставили в церки - усикоподібні огорони в задній частині комахи - по одному електроду. При електростимуляції цих органів тарган повертає в протилежний бік: при стимуляції лівої церки він повертає в праву сторону і навпаки. А якщо стимулюються обидва органи, тарган продовжує рухатися вперед, але значно прискорюється.
Крім електродів у рюкзачку таргана розташовані мікроконтролер з акселерометром, Bluetooth-антена, акумулятор та інфрачервона камера з роздільною здатністю 32 на 32 пікселі. Також на ньому закріплено три інфрачервоних мітки - вони потрібні для точного відстеження положення. Для цього інженери використовували зовнішню систему стеження, що складається з декількох камер, за допомогою яких система в реальному часі розраховує тривимірне положення маркерів у просторі.
На мікроконтролері кіборга працює простий алгоритм навігації. Автори задавали йому координати точок призначення, а від системи відстеження рухів він отримував власне місце розташування і кут відносно мети. Якщо кут відрізняється від нульового на величину, що перевищує заданий поріг, алгоритм дає команду на електростимуляцію, щоб тарган повернув назад. А якщо він сповільнився або застряг і швидкість знизилася нижче порогової, стимуляції піддаються обидві церки, щоб тарган прискорився.
Крім алгоритму навігації автори також розробили алгоритм виявлення людини. Він працює в два етапи. На першому він визначає, що в полі зору камери в принципі знаходиться об'єкт, що потенційно представляє інтерес. Для «спрацювання» алгоритму необхідно, щоб у кадрі знаходилося більше 15 пікселів з температурою від 28 до 38 градусів Цельсія. Потім кадр аналізується за допомогою алгоритму на основі методу опорних векторів, який був навчений на інфрачервоних зображеннях людей.
Розробники продемонстрували роботу кіборга, симулювавши пошуково-рятувальну операцію. Таргана запустили на підлогу з розставленими високими і низькими перешкодами і кількома точками, що становлять інтерес для рятувальників, у частині з яких були люди. В результаті тарган обійшов всі точки і успішно визначив, в яких з них знаходилися люди, а не інші теплі предмети, такі як мікрохвильова піч. Автори виклали відео з тестуванням на Dropbox.
Торік інженери створили для жуків носиму камеру. Вона може повертатися по горизонталі, знімати відео з частотою п'ять кадрів на секунду і роздільною здатністю 160 на 120 пікселів, і в реальному часі передавати його на смартфон.