کوچکترین ربات کنترل از راه دور راه رونده
خرچنگ رباتیک کوچک
خرچنگ کوچک رباتیک راه میرود، خم میشود، میپیچد، میچرخد و میپرد.
مهندسان دانشگاه نرثوسترن برای طراحی ظاهربیرونی کوچکترین ربات کنترل از راه دور راه رونده، از ظاهر خرچنگ کوچک و بانمک پیکیتو الهام گرفتهاند.
خرچنگ هایی کوچک با عرض متوسط نیم میلیمتر که خم میشوند، میپیچند، میخزند، راه میروند، میچرخند و حتیمی پرند. همچنین، دانشمندان ربات های میلیمتری دیگری طراحی کردهاند که شباهت زیادی به کرم ابریشم، جیرجیرک و سوسک دارند. در حال حاضر این پژوهش آزمایشی است، اما محققان عقیده دارند این روش طراحی، ما را قدمی نزدیکتر به ساخت رباتهای کوچکی که قادر به انجام عملیات های حساس در مکان های محدود هستند ، میکند.
این پژوهش اخیرا در مجله علمی رباتیک منتشر شد. همین تیم در سپتامبر سالگذشته از یک ریزپردازنده بالدار رونمایی کرد. این ریزپردازنده، کوچکترین شی پرنده ساخته شده توسط انسان بود (منتشرشده برروی جلد مجله ی طبیعت).
جان آ. راجرز، رهبر بخش آزمایشی گفت: «رباتیک ، رشته تحقیقاتی جذابی است و توسعه ربات هایی در ابعاد میکرو ، موضوعی سرگرمکننده برای کاوش دانشگاهی است.» «برای رباتهای درابعاد میکرو استفاده های زیادی به ذهن می رسد، برای مثال: ساخت یا تعمیر سازهها و ماشینهای کوچک صنعتی، کمک به بازکردن عروق خونی، کمک به بند آوردن خونریزی داخلی و کمک به نابودی تومورهای سرطانی؛ عملیات های نامبرده بسیار حساس بوده و به دقت بالا نیاز دارند.»
چندین ربات کوچک خرچنگ شکل
چندین ربات مینیاتوری خرچنگ شکل که کوچکتر از کک هستند، کنار هم میایستند. تهیه شده توسط: دانشگاه نرثوسترن
رهبر بخش نظری، یون گنگ هونگ افزود:«فناوری ما شیوههای مختلفی برای انجام حرکات کنترلشده به عرصه میآورد و می تواند با سرعت متوسط ، نصف طول پیکر خود راه برود.» «دستیابی به این سرعت و انعطافپذیری در حرکت، برای رباتهای زمینی بسیار چالش برانگیز است.»
روجرس، شخصی پیشگام در رشته بیوالکترونیک، مدیریت موسسه بیوالکترونیک کوئری سیمپسون (QSIB) را برعهده دارد و با وپشتیبانی لوییس سیمپسون و کیبرلی کوئری، پروفسوری رشته های علم و مهندسی مواد، مهندسی پزشکی و جراحی مغز و اعصاب دانشگاه نرثوسترن را برعهده دارد. هوآنگ عضوی مهم از موسسه بیوالکترونیک کوئری سیمپسون است و با پشتیبانی جن و مارسیا اخنباخ (تلفظ اکنبک) پرفسوری رشته های مهندسی مکانیک و مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه مک کورمیک را برعهده دارد.
ربات خرچنگی کوچکتر از کک، با استفاده از دستگاهی پیچیده، سیستمی هیدرولیک یا الکتریسیته حرکت نمیکند. در عوض، با تکیه بر فنریتارتجاعی (elastic resilience) خود حرکت میکند. محققان در ساخت ربات از یک آلیاژ حافظه دار استفاده کردند تا زمانی که در معرض گرما قرار می گیرد، به حالت “به خاطر سپرده” خود برگردد. برای شروع حرکت، دانشمندان با استفاده از اشعه لیزر کنترلشده ، سریعا به چند مکان نشان شده پیکر ربات، گرما دادند. به محض سرد شدن، لایه ای شیشه ای و نازک، شکل تغییر یافته اجزا درارتباط را به حالت اولیه برمیگرداند.
شکل ربات از یک حالت به حالت دیگر تغییر میکند، از حالت تغییر شکل یافته به حالت بخاطر سپرده شده و بالعکس؛ این تغییرات متعدد حرکت و جنبش به وجود میآورند. لیزر نه تنها از راه دور حرکت و فعالیت ربات را آغاز میکند، بلکه جهت تابش لیزر کنترلشده، جهت راه رفتن ربات را هم کنترل می کند. برای مثال، تابش لیزر از چپ به راست باعث می شود ربات از سمت راست به چپ حرکت کند.
راجرز افزود: «بخاطر اندازه کوچکشان این سازه ها به سرعت سرد می شوند.» «در حقیقت کوچکتر کردن این ربات ها به آن ها این امکان را میدهد تا سریعتر بدوند.»
هشت سال پیش راجرز و هوآنگ با الهام گرفتن از یک کتاب داستان برجسته کودک، روش مونتاژ پاپ -آپ (pop-up) جدیدی معرفی کردند، و برای ساخت این موجودات کوچک از همان روش استفاده میکنند.
اول تیم محققان ، پیش سازهای مورد نیاز برای ساخت ربات خرچنگی راه رونده را در حالت افقی و در حالت هندسه های مسطح آماده میکنند . در مرحله بعد این پیش سازها را به بستری پلاستیکی که کمی کشآمده است متصل می کنند. هنگامی که بستر پلاستیکی در کش، شل میشود، یک فرآیند کمانش کنترل شده رخ میدهد، که باعث میشود ربات خرچنگی پاپ-آپ (pop up) یا باز شود تا به شکل های از پیش تعیین شده سه بعدی درآید.
با استفاده از این روش تیم تحقیقاتی نورث وسترن، میتواند رباتهایی با اشکال و اندازههای مختلف توسعه دهد. اما علت شبیه بودن این رباتها به خرچنگ پیکیتو چیست؟ ما برای این شکل بانمک باید از دانشجویان راجرز و هوآنگ تشکر کنیم.
راجرز گفت: «با استفاده از این شیوه مونتاژ، ما میتوانیم رباتهای راه رونده ای با هر اندازه و شکل سه بعدی بسازیم.» «اما دانشجویان از خزیدن به طرفین خرچنگها الهام گرفتند و با آن سرگرم شدند.» «این شکل یک تفکر لحظهای خلاقانه بود.»
مرجع: «رباتهای زمینی چند مادهای در ابعاد ریزتر از میلی متر» توسط منگدی هان، شیائوگانگ گو، ژویکسیان چن، کانمن لیانگ، هانگبو ژائو، چیهوی ژانگ، ووبین بای، فن ژانگ، همینینگ وی، چانگشنگ وو، چینگهونگ کوی، شنگلیان سان، یائو، یی یوان یانگ، کوانسان یانگ، یوهانگ ما، ژائوگو ژو، ژان وون کواک، تیانچی جین، چینگ تو، انمینگ سونگ، زیائو تیان، یونگ فنگ می، داینینگ فانگ، هایکسیا ژانگ، یونگگانگ هوانگ، یی هوی ژانگ و جان آ راجرز، ۲۵ می ۲۰۲۲، علم رباتیک.