یک پلتفرم رباتیک برای بازتولید رفتارهای پیچیده مژک‌ها ابداع شد

مژک‌ها به منظور اجرای عملکردهای فیزیولوژیک خود باید به‌طور منظم و هماهنگ (synchronously) طپش کنند یا ضربه بزنند. در حالی که بسیاری از مطالعات گذشته درصدد تحقیق درباره همگام‌سازی مویی برآمده‌اند اما عوامل بیولوژیک و مکانیکی آن هنوز به‌طور کامل شناخته نشده‌اند. علت این مساله تا حدی آن است که مطالعه این مژک‌ها در نمونه‌های زنده و تحت شرایط آزمایشی کنترل‌شده دشوار است.

محققان در موسسه فیزیک آکادمی علوم چین به‌تازگی یک پلتفرم جدید معرفی کردند که می‌تواند برای بازتولید مژک‌ها و مطالعه رفتار آنها در یک شرایط کنترل‌شده استفاده شود. این سیستم پیشنهادی برای مدل‌سازی مژک‌ها شامل زنجیره‌هایی از ربات‌های خود محرکی موسوم به HEXBUG است.

محققان این موسسه دریافتند که دو زنجیره از ربات‌های HEXBUG متصل شده به یک پایه مشترک می‌توانند به‌طور هماهنگ طپش کنند. آنها متوجه شدند که این زنجیره‌ها رفتاری مشابه مژک‌های بیولوژیک نشان می‌دهند و می‌توانند برای مطالعه همگام‌سازی بین مژک‌ها استفاده شوند.

«مینگ‌چنگ یانگ» از مولفان این مقاله تحقیقی گفت: ما برای شناخت مکانیک دخیل در دینامیک جالب زنجیره‌های HEXBUG یک مدل تئوریک کاهش یافته بر اساس اتصال ذرات خود محرک ایجاد کردیم و سپس شبیه‌سازی‌های دینامیک را در گستره وسیعی از پارامترهای سیستم اجرا کردیم.

این شبیه‌سازی‌ها برای مدل‌سازی رقابت و انتقال بین گام‌های (gaits) مختلف در سیستم استفاده شد ضمن اینکه توانستند ترمودینامیک آن را نیز به درستی پیش‌بینی کنند.

این سیستم مدل ایجاد شده توسط این گروه از محققان متشکل از یک رشته از ریزربات‌های موسوم به ربات‌های HEXBUG است که به هم متصل می‌شوند تا زنجیره‌هایی تشکیل دهند. محققان برای اتصال این ربات‌ها از وسایل تهیه شده با چاپ سه‌بُعدی استفاده کردند.

این محققان به عنوان بخشی از مطالعه، این سیستم را در شبیه‌سازی‌ها و همچنین در شرایط آزمایشی و تجربی به کار گرفتند. سیستم شبیه‌سازی شده امکان‌های گسترده‌ای برای تحقیق درباره فضای پارامتر سیستم آنها ارائه کرد و به پیش‌بینی‌های مبسوطی درباره فیزیک بنیادین منجر شد.