ربات‌های نرم رشد می‌کنند

از وبگاه سایِنس دِیلی (Science Daily)، یک تیم میان‌رشته‌ای متشکل از دانشمندان و مهندسان دانشگاه مینه‌سوتا، در آمریکا، فرایند اکستروژن (رانش) را با الهام از گیاهان طراحی کرده‌اند که در نوع خود نخستین است و رشد موادمصنوعی را ممکن می‌سازد. روش جدید، این امکان را برای پژوهشگران فراهم می‌کند که ربات‌های نرم بهتری بسازند که می‌توانند در مکان‌های صعب‌العبور، محیط‌های پیچیده و برخی قسمت‌های داخل بدن انسان حرکت کنند.

 

کریس الیسون (Chris Ellison)، استاد گروه مهندسی شیمی و علم مواد دانشگاه مینه‌سوتا، گفت: طراحی روش‌های جدید تولید برای رقابت‌پذیری و ارایه محصولات جدید به مردم بسیار مهم است. در بخش رباتیک، ربات‌ها بیش از پیش در محیط‌های خطرناک و دورافتاده استفاده می‌شوند و این همان‌جایی است که این کار باید تأثیرش را بگذارد.

 

رباتیک نرم یک رشته نوظهور است که ربات‌ها در آن از مواد نرم و انعطاف‌پذیر ساخته می‌شوند. ربات‌های نرم در حال رشد می‌توانند مواد جدیدی ایجاد کنند و در حین حرکت، «رشد» کنند. می‌توان از این ماشین‌ها برای انجام عملیات در مناطق دورافتاده‌ ای استفاده کرد که انسان نمی‌تواند به آنجا برود؛ مانند بازرسی یا نصب لوله‌های زیرزمینی یا حرکت داخل بدن انسان برای کاربردهای زیست‌پزشکی.

 

ربات‌های نرم فعلی که در حال رشد هستند، دنباله‌ای از مواد جامد را پشت سر خود می‌کشند و می‌توانند از گرما یا فشار برای تبدیل آن مواد به ساختاری دائمی‌تر استفاده کنند که شباهت زیادی به نحوه تغذیه چاپگر سه‌بعدی با رشته جامد برای تولید محصول شکل‌دار خود دارد.

"پژوهشگران با استفاده از تکنیکی به نام فوتوپلیمریزاسیون که در آن از نور برای تبدیل مونومرهای مایع به ماده جامد استفاده می‌شود، توانستند با استفاده از مواد مصنوعی از این فرایند تقلید کنند"به هر حال، کشیدن مواد جامد در اطراف خم‌ها و پیچ‌ها دشوارتر می‌شود و حرکت ربات‌ها را در مواجهه با موانع روی زمین یا مسیرهای پرپیچ‌وخم دشوار می‌کند.

 

تیم دانشگاه مینه‌سوتا این مشکل را با طراحی یک ابزار جدید برای اکستروژن حل کرد: فرایندی که مواد در آن از طریق یک دهانه عبور می‌کنند تا شکلی خاص ایجاد کنند. استفاده از این فرایند جدید به ربات اجازه می‌دهد تا به جای ساخت مواد مصنوعیِ خود با استفاده از مواد جامد، آن‌ها را با مایعات بسازد.

 

دانشمندان می‌گویند: از نحوه رشد گیاهان و قارچ‌ها الهام گرفتیم. گیاهان و قارچ‌ها موادی را در انتهای اندام خود، هم در نوک ریشه و هم در شاخه‌های جدید، جمع می‌کنند و ما این فرایند را به یک سیستم مهندسی ترجمه کردیم.

 

گیاهان از آب برای انتقال بلوک‌های ساختمانی استفاده می‌کنند که هم‌زمان با رشد گیاه به ریشه‌های جامد تبدیل می‌شوند. پژوهشگران با استفاده از تکنیکی به نام فوتوپلیمریزاسیون که در آن از نور برای تبدیل مونومرهای مایع به ماده جامد استفاده می‌شود، توانستند با استفاده از مواد مصنوعی از این فرایند تقلید کنند. با استفاده از این فناوری، ربات نرم می‌تواند به‌آسانی از موانع و مسیرهای پرپیچ‌وخم عبور کند بدون اینکه نیاز داشته باشد مواد جامد را پشت سر خود بکشد.

 

این فرایند جدید در تولید نیز کاربرد دارد.

پژوهشگران در این تکنیک فقط از مایع و نور استفاده می‌کنند؛ در نتیجه، احتمالاً به عملیاتی که از گرما، فشار و ماشین‌آلات گران‌قیمت برای ایجاد و شکل‌دادن به مواد استفاده می‌کند، نیازی نیست.