ساخت ربات شناگر با استفاده از مواد واکنش‌پذیر (+ویدئو)

موبنا – مهندسان “مؤسسه فناوری کالیفرنیا”(Caltech) در آمریکا و “انستیتو تکنولوژی فدرال زوریخ”(ETH Zurich) در سوئیس، ربات‌هایی ابداع کرده‌اند که بدون نیاز به موتور، “سروو”(servo) یا ذخیره انرژی، قادر به حرکت دادن خود هستند. این ربات‌ها که نخستین نمونه از نوع خود هستند، می‌توانند در آب شنا کنند زیرا مواد سازنده آنها، با تغییر دما تغییر شکل می‌دهند.

سروو موتور یا موتور کنترلی نوعی از موتورهای الکتریکی است که با هدف بکارگیری در سیستم‌های کنترل فیدبک طراحی می‌شود.

این ابداع، مانع میان مواد و ربات‌ها را از بین می‌برد. این مواد، به عملکرد ماشین‌های خودران منجر می‌شوند. “دارایو” (Daraio)، استاد مهندسی مکانیک و فیزیک کاربردی مؤسسه فناوری کالیفرنیا و از نویسندگان این پژوهش می‌گوید: نمونه‌های ما نشان می‌دهند که می‌توان از مواد ساختار یافته‌ای که در واکنش به نشانه‌های زیست‌محیطی تغییر شکل می‌دهند، برای کنترل و حرکت دادن ربات‌ها استفاده کرد.

این سیستم محرکه جدید، به نوارهای نوعی پلیمر انعطاف‌پذیر تکیه دارد که هنگام سرد شدن، پیچ می‌خورند و هنگام گرم شدن، دچار کشش می‌شوند. این پلیمر، برای فعال‌سازی کلیدی به کار می‌رود که داخل بدنه ربات قرار دارد و به باله‌ای متصل می‌شود که به ربات امکان می‌دهد مانند یک قایق پارویی شنا کند.

هنگامی که ربات سرد در آب گرم قرار می‌گیرد، پلیمر دچار کشش می‌شود، کلید را فعال می‌سازد و موجب می‌شود باله‌های انرژی ربات، ناگهان به سمت جلو رها شوند. نوارهای پلیمر می‌توانند برای واکنش‌های خاص در زمان‌های گوناگون، تنظیم شوند؛ یعنی یک نوار ضخیم نسبت به یک نوار نازک، زمان بیشتری را صرف می‌کند تا گرم و به کشش دچار شود و در نهایت، باله را فعال کند. این قابلیت تنظیم، به پژوهشگران، امکان طراحی ربات‌هایی را می‌دهد که قابلیت چرخش و حرکت با سرعت‌های متفاوت را دارند.

این پژوهش، براساس بررسی پیشین دارایو و “دنیس کوچمن”(Dennis Kochmann)، استاد هوافضای مؤسسه فناوری کالیفرنیا صورت گرفته است. آنها، از زنجیره‌ عناصر بای استابل، برای انتقال سیگنال‌ها و ساخت گیت‌های رایانه‌مانند استفاده کردند.

گروه دارایو و همکارانشان، در آخرین تکرار این طراحی توانستند عناصر پلیمر و کلیدها را طوری به هم متصل کنند که یک ربات چهار باله‌ای بتواند به سمت جلو شنا کند، بارگیری کوچکی انجام دهد و سپس به عقب بازگردد. “اوساما بلال” (Osama R. Bilal)، دانشمند فوق دکترا و از نویسندگان این پژوهش می‌گوید: ما با ترکیب حرکات ساده توانستیم کدگذاری ماده را برای انجام یک توالی از رفتارهای پیچیده انجام دهیم.

در آینده، عملکردها و واکنش‌های بیشتری به این ابداع اضافه خواهند شد؛ برای مثال، استفاده از پلیمرهایی که به دیگر نشانه‌های زیست‌محیطی مانند “پی‌اچ”(pH) یا “شوری”(salinity) هم واکنش نشان می‌دهند. نسخه‌های آینده این ربات، ذرات شیمیایی را در بر خواهند داشت و یا در مقیاس‌های کوچکتر، به رساندن دارو کمک خواهند کرد.

مقاله این پژوهش، دیروز در “آکادمی ملی علوم” (NAS) آمریکا ارائه شد.

 منبع: ایسنا