ابداع نسل جدید ربات‌های نرم با توانایی خم شدن و خزیدن

به نقل از ساینمگ، هدایت کردن ربات‌های نرم می‌تواند چالش‌برانگیز باشد زیرا به کار بردن تجهیزات بیشتر برای سیستم فرمان، اغلب استحکام ربات را بالا می‌برد و انعطاف‌پذیری آن را کاهش می‌دهد. «توو ژائو»(Tuo Zhao) پژوهشگر دانشگاه پرینستون گفت: طراحی جدید با ساختن سیستم فرمان مستقیما در بدن ربات، بر این مشکلات غلبه می‌کند.

پژوهشگران در مقاله این پروژه توضیح داده‌اند که چگونه این ربات را از بخش‌های مدولار و استوانه‌ای ساخته‌اند. بخش‌هایی که می‌توانند به طور مستقل عمل کنند یا به هم بپیوندند تا یک واحد طولانی‌تر را تشکیل دهند، همگی به توانایی ربات برای حرکت و مسیریابی کمک می‌کنند. سیستم جدید به ربات منعطف امکان می‌دهد تا به جلو و عقب حرکت کند، محموله را بردارد و به شکل بلندتر درآید.

پژوهشگران نوشتند: مفهوم ربات‌های نرم مدولار می‌تواند اطلاعاتی را درباره ربات‌های نرم آینده ارائه دهد که می‌توانند منبسط شوند، خود را تعمیر کنند و عملکردهای جدیدی را داشته باشند.

ژائو خاطرنشان کرد که توانایی ربات برای جمع و باز شدن هنگام حرکت کردن به آن امکان می‌دهد تا به‌ طور مستقل یا با یک گروه کار کند. وی افزود: هر قطعه می‌تواند یک واحد مجزا باشد یا با قطعات دیگر همکاری کند. قطعات می‌توانند به راحتی جدا شوند و ما برای متصل کردن آنها از آهن‌ربا استفاده می‌کنیم.

ژائو در آزمایشگاه «گلاوسیو پائولینو»(Glaucio Paulino) واقع در بخش مهندسی عمران و محیط زیست و موسسه مواد پرینستون کار می‌کند. پائولینو که استاد مهندسی است، اوریگامی را در طیف گسترده‌ای از کاربردهای مهندسی، از دستگاه‌های پزشکی گرفته تا هوافضا و ساخت‌وساز به کار می‌برد.

پائولینو گفت: ما یک ربات اوریگامی نرم مدولار را با الهام از محیط زیست ابداع کرده‌ایم که به واسطه تحریک الکتروترمال با سیستم‌های گرمایشی قابل خم شدن و سازگار فعال می‌شود. این یک فناوری بسیار امیدوارکننده با قابلیت انتقال به ربات‌هایی است که می‌توانند رشد کنند، خود را ترمیم کنند و سازگاری داشته باشند.

یکی از چالش‌برانگیزترین جنبه‌های کار، ایجاد مکانیسمی برای کنترل حرکات خمشی و تا شدن بود که برای راندن و هدایت ربات استفاده می‌شود. پژوهشگران دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی، یک راه حل را برای این مشکل ارائه دادند. آنها از دو ماده شامل الاستومر کریستال مایع و پلی‌آمید استفاده کردند که هنگام گرم شدن به طور متفاوتی منقبض یا منبسط می‌شوند و آنها را به صورت نوارهای نازک ترکیب کردند.

پژوهشگران یک سیستم گرمایشی قابل کشش نازک را نیز نصب کردند که از یک شبکه نانوسیم نقره تشکیل شده بود. جریان الکتریکی روی سیستم گرمایشی نانوسیم، نوارهای کنترل را گرم می‌کند و انبساط متفاوت دو ماده، چین‌هایی را در نوار به وجود می‌آورد. پژوهشگران با تنظیم کردن جریان و مواد مورد استفاده در نوارهای کنترل می‌توانند تا شدن و خم شدن را به دقت برای هدایت حرکت ربات کنترل کنند.

«یونگ ژو»(Yong Zhu) استاد بخش مهندسی مکانیک و هوافضا در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی گفت: نانوسیم نقره یک ماده عالی برای ساخت ‌رساناهای کششی است. ‌رساناهای قابل کشش، عناصر سازنده انواع دستگاه‌های الکترونیکی قابل کشش از جمله سیستم‌های گرمایشی قابل کشش هستند. ما در این پژوهش، از سیستم‌های گرمایشی قابل کشش به عنوان مکانیسم تحریک برای حرکات خمشی و تا شدن استفاده کردیم.

پژوهشگران خاطرنشان کردند که نسخه کنونی این ربات، سرعت محدودی دارد و آنها در تلاش هستند تا حرکت را در نسخه‌های بعدی افزایش دهند.

این پژوهش در مجله «PNAS» به چاپ رسید.