ابداع یک ربات نرم با الهام از لوبیا

ابداع یک ربات نرم با الهام از لوبیا

733 403 نوفن حامی البرز

ابداع یک ربات نرم با الهام از لوبیا

 

پژوهشگران آمریکایی در بررسی جدید خود، یک ربات نرم را با الهام از لوبیا طراحی کرده‌اند که شاید بتوان از آن در حوزه‌های کشاورزی و پزشکی استفاده کرد.

دانشمندان هنگام طراحی ربات‌ها معمولا طبیعت را برای یافتن سرنخ جستجو می‌کنند. برخی از ربات‌ها به تقلید از دست‌های انسان می‌پردازند؛ در حالی که ربات‌های دیگر، حرکات بازوهای هشت‌پا یا کرم‌های کوچک را شبیه‌سازی می‌کنند. پژوهشگران “کالج مهندسی دانشگاه جورجیا” (UGA)، یک ربات نرم جدید طراحی کرده‌اند که با الهام از یک منبع غیرمعمول ساخته شده است. پژوهشگران در طراحی این ربات نرم، از “لوبیای زینتی” (Pole beans) الهام گرفته‌اند.

از آنجا که لوبیای زینتی و سایر گیاهان دوقلو، از شاخه‌های حساس به لامسه خود استفاده می‌کنند تا با کمک تکیه‌گاه‌هایی مانند طناب و میله، به سمت بالا رشد کنند، ربات نرم پژوهشگران دانشگاه جورجیا طوری طراحی شده است که اجسامی با قطر یک میلی‌متر را محکم بگیرد.

“مابل فوک” (Mable Fok)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: ما طراحی‌های گوناگونی را آزمایش کردیم اما از نتایج آنها راضی نبودیم. پس از آن، من لوبیاهای زینتی را به خاطر آوردم که چند سال پیش در باغچه خود پرورش داده بودم. این گیاه می‌تواند محکم به بقیه گیاهان و یا طناب متصل شود. بدین ترتیب، من پژوهشی را در مورد گیاهان دوقلو آغاز کردم و باور داشتم که این می‌تواند طراحی خوبی با الهام از طبیعت باشد.

وی افزود: ربات نرم ما فقط به یک کنترل پنوماتیک نیاز دارد که با از بین بردن نیاز به هماهنگی پیچیده میان چندین کنترل پنوماتیک، به عملکرد ساده‌تر آن کمک می‌کند. از آنجا که ما یک حرکت منحصر به فرد را به کار گرفته‌ایم، ربات می‌تواند به خوبی در فضاهای بسته کار کند و فقط به یک فضای عملیاتی کوچک نیاز دارد.

ربات دانشگاه جورجیا نسبت به بسیاری از فناوری‌های کنونی، پیشرفت داشته است. این ربات، به یک حسگر مجهز است تا امکان بازخورد در لحظه را فراهم کند.

فوک گفت: ما یک حسگر فیبر نوری را در قسمت میانی ستون فقرات ربات تعبیه کرده‌ایم که می‌تواند زاویه، پارامترهای فیزیکی و هر گونه اختلال خارجی را که اتصال به هدف را از بین می‌برد، تشخیص دهد.

پژوهشگران باور دارند که شاید ربات نرم آنها که طول آن کمی بیشتر از سه اینچ است و از سیلیکون ساخته شده، بتواند در بسیاری از زمینه‌ها از جمله کشاورزی، پزشکی و پژوهش به کار برود. کاربردهای ربات در این زمینه‌ها می‌تواند انتخاب و بسته‌بندی محصولات کشاورزی از جمله گل‌ها و گیاهان را در بر گیرد که باید به آرامی لمس شوند و یا تجهیزات رباتیک جراحی، انتخاب و نگه داشتن نمونه‌های پژوهشی که باید در لوله‌های شیشه‌ای شکننده قرار بگیرند.

این گروه پژوهشی قصد دارد تا کار خود را با هدف بهبود کنترل خودکار براساس خواندن حسگر نوری فیبر نوری ادامه دهد. آنها همچنین قصد دارند طراحی ربات را کوچکتر کنند تا آن را به عنوان پایه‌ یک ربات پزشکی به کار بگیرند.

به گفته پژوهشگران، این ربات مارپیچی می‌تواند در برداشتن اشیایی مانند مداد و مسواک و حتی اشیایی به باریکی یک سیم نازک، به درستی عمل کند. همچنین این ربات، تکرارپذیری عالی، دقت در حس کردن و تشخیص دقیق اختلالات خارجی را نشان داد.

این پژوهش، در مجله “Optics Express” به چاپ رسید.

محققان دانشگاه ایالتی واشنگتن از هنر باستانی ژاپنی “تا کردن” کاغذ استفاده کرده‌اند تا احتمالاً یک چالش اساسی برای سفر به فضا یعنی نحوه ذخیره و انتقال سوخت به موتورهای موشک را حل کند

‌این تحقیقات تحت هدایت دانشجوی کارشناسی ارشد کجل وسترا(Kjell Westra) و جیک لیچمن(Jake Leachman)، دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک و مواد انجام شده است. محققان با الهام از اوریگامی یک مخزن پلاستیکی طراحی کرده‌اند که در دماهای پایین ترک نمی‌خورد و می‌تواند روزی برای ذخیره و پمپاژ سوخت در فضا استفاده شود. آنها نتایج کارهای خود را در مجله Cryogenics منتشر کردند.

چالش مدیریت مصرف سوخت عامل بازدارنده مهمی در سفرهای فضایی بوده است به طوری که ماموریت‌های فضایی به سفرهای کوتاه با محموله زیاد یا ارسال ماهواره‌های کوچک برای مأموریت‌های طولانی مدت محدود می‌شود.

در روزهای ابتدایی برنامه فضایی ایالات متحده در دهه 1960 و 1970، محققان تلاش کردند بالون‌های گرد را برای ذخیره و پمپاژ سوخت مایع هیدروژن تولید کنند اما آنها شکست خوردند. مخزن‌ها هنگامی که به اندازه مناسب برای ذخیره سوخت فشرده و سرد می شدند می‌شکستند و یا نشت می‌کردند و بهترین طراحی فقط 5 دور فشار را دوام آورد.

محققان دست از تلاش کشیدند و به دستگاه‌های مدیرت سوخت با نیروی محرکه کمتر روی آوردند. سیستم‌های فعلی برای مدیریت سوخت‌های مایع از صفحات فلزی و اصل کشش سطحی استفاده می کنند، اما این سیستم‌ها کند هستند و فقط می‌توانند سوخت‌ها را در مقادیر کم تخلیه کنند، بنابراین اندازه مخازن سوخت و در نتیجه مأموریت‌ها محدود می‌شود.

لیچمن گفت: محققان مدت‌هاست در تلاشند کیسه‌های سوخت موشک بسازند اما ما در حال حاضر سفرهای طولانی مدت انجام نمی‌دهیم زیرا نمی‌توانیم سوخت را به اندازه کافی در فضا ذخیره کنیم.

وسترا از طریق جستجوی مقالات، به مقاله‌ای رسید که در آن محققان با استفاده از اوریگامی بادبزن‌هایی ساخته بودند.

وسترا و همکارانش در آزمایشگاه “خواص هیدروژن برای تحقیقات انرژی” تصمیم گرفتند تا الهام از طراحی به کار گرفته شده در بادبزن‌ها یک مخزن سوخت به وسیله یک ورق پلاستیکی نازک مایلر(نوعی پلیمر) بسازند.

محققان مطالعه اوریگامی را در دهه 1980 و 1990 با این تصور که می‌توان از اشکال پیچیده و رفتار مکانیکی جالب آن استفاده کرد، آغاز کردند. چین‌های اوریگامی باعث کاهش تنش در مواد و احتمال پاره شدن آن کمتر می‌شود.

وسترا می‌گوید: بهترین راه حل‌ها همیشه آن‌هایی هستند که از پیش وجود دارند و شما تنها باید آنها را با کار خود تطبیق دهید.

وی که قبلاً هرگز اوریگامی را امتحان نکرده بود، گفت که چندین تلاش و چند ساعت تماشای ویدیو در یوتیوب طول کشید تا بفهمد چگونه مخزن را تا بزند و هنگامی که موفق به تا زدن شد آن را در نیتروژن مایع در حدود 77 درجه کلوین آزمایش کرد.

محققان دریافتند که در شرایط سرما می‌توان حداقل 100 بار مخزن را مورد فشار قرار داد بدون اینکه شکسته شود یا نشت کند. آنها از آن زمان بارها مخزن را نمایش داده اند و هنوز هیچ سوراخی در آن به وجود نیامده است.

لیچمن می‌گوید: فکر می‌کنیم که ما یک مشکل اساسی را حل کرده‌ایم که مانعی برای همه بوده است و ما به نوعی هیجان زده هستیم.

محققان اکنون شروع به انجام آزمایشات دقیق‌تری می کنند. آنها قصد دارند این آزمایش را با هیدروژن مایع انجام دهند و ارزیابی کنند که این مخزن چقدر می‌تواند سوخت را ذخیره و منتقل کند و سرعت جریان آن را با سیستم‌های فعلی مقایسه کنند.

وسترا اخیراً برای ادامه پروژه، فلوشیپ فارغ التحصیلی ناسا را دریافت کرده است.

لیچمن گفت: موفقیت کجل یک نمونه عالی از دانشجویان دانشگاه واشنگتن است که در آنجا تحصیل می‌کنند و سپس در زمان مناسب در مکان مناسب کاری موفقیت آمیز انجام می دهند.

 

منبع: ایسنا