راهنماتو-دانشمندان در عرصه روباتیک به موفقیتِ چشم‌گیری دست پیدا کرده‌اند: آن‌ها یک روباتِ تغییر‌شکل‌یابنده ساخته‌اند که می‌تواند بین حالت مایع و فلزی تغییر وضعیت دهد تا بتواند، بدونِ آنکه خدشه‌ای به قدرتش وارد شود، در محیط‌های مختلف مسیریابی کند.
به گزارش راهنماتو، این روبات کوچک که از خیار دریایی الهام گرفته شده است، می‌تواند از حالت نرم به سخت و برعکس تغییر وضعیت دهد، که باعث می‌شود بر محدودیت‌های روبات‌های دیگر، که فقط یکی از این دو حالت را دارند، غلبه کند و بنابراین ظرفیتِ کاربردیِ بالاتری برای استفاده در زمینه‌های مصارف پزشکی و مونتاژهای الکترونیکی داشته باشد.
محققان روبات‌ها را وادار کردند در مسیرهای بامانع مسیریابی کنند، یا اشیائی را از داخلِ یک مدلِ شکمِ انسان بردارند یا در آن کار بگذارند و حتی به حالتِ مایع درآیند و از یک قفس فرار کنند و بعد دوباره به شکلِ انسان‌نمای اصلی‌شان بازگردند.
چنگفنگ پان، مهندس روباتیک از دانشگاه هنگ‌کنگ در چین، می‌گوید: «مجهز کردنِ روبات‌ها به توانایی تغییر حالت دادن از مایع به جامد کاربرد آن‌ها را افزایش می‌دهد.»
ظرفیتِ کاربری روبات‌های کوچک، که می‌توانند در محیط‌هایی که برای حضور انسان‌ها بسیار تنگ و کوچک هستند به راحتی بچرخند یا با ابزاری که برای انسان‌ها زیادی کوچک هستند، کار کنند، بسیار زیاد است. این روبات‌ها می‌توانند از تعمیرات پیچیده تا رساندنِ هدفمند دارو به یک عضو را انجام دهند. اما روبات‌هایی که از مواد سخت ساخته شده‌اند برای کار کردن یا مسیریابی در محیط‌های فوق‌العاده تنگ و زاویه‌دار مناسب نیستند، این‌درحالیست که روبات‌های نرم‌تر و انعطاف‌پذیرتر نیز ضعیف‌تر هستند و کنترل کردنِ آن‌ها دشوارتر است.
محققان، به هدایتِ مهندس پان، تصمیم گرفتند که حالتی بینابین طراحی و ضعف این دو وضعیت را برطرف کنند. آن‌ها برای الهام‌گرفتن به طبیعت مراجعه کردند. حیواناتی مثلِ خیار دریایی می‌توانند سفتی و سختی‌ِ بافت‌های‌شان را تغییر دهند تا ظرفیت و توانایی حمل را ارتقا دهند و از آسیب فیزیکی بیش‌تر به بافت‌ها‌شان پیش‌گیری کنند. اختاپوس‌ها می‌توانند سفتیِ بازوهای‌شان را برای استتار، دستکاریِ اشیاء و تسهیلِ حرکت تغییر دهند.
محققان برای طراحی روباتی که بتواند کارهای مشابه انجام دهد، به یک ماده غیرسمی نیاز داشتند که بتواند به راحتی در دمای محیط از حالتِ سخت به حالتِ نرم تغییر وضعیت دهد. آن‌ها به گالیم مراجعه کردند که فلزی نرم است و نقطه ذوب آن در فشار استاندارد، 29.76درجه سلسیوس است. این دما فقط چند درجه پایین‌تر از دمای معمولِ بدنِ انسان‌هاست. با نگه‌داشتنِ گالیم در دست می‌توانید آن را ذوب کنید. محققان ذرات مغناطیسی را در داخل یک ماتریسِ گالیمی جا دادند و چیزی را ساختند به نامِ «دستگاهِ انتقالِ فازِ جامد-مایعِ مغناطیس‌فعال».
کارمِل مجیدی، مهندسِ مکانیک از دانشگاه کارنگی مِلون، که نویسنده ارشد این مقاله است، می‌گوید: «ذرات مغناطیسی دو نقش را در اینجا ایفا می‌کنند. یکی آن است که آن‌ها ماده را وادار می‌کنند که به محیط مغناطیسی تغییریابنده پاسخ دهد، که یعنی می‌توانید از طریقِ القاء، ماده را گرم کرده و باعثِ تغییر فاز آن شوید. اما ذرات مغناطیسی، هم‌چنین، به روبات‌ها حرکت و تواناییِ حرکت در پاسخ به میدانِ مغناطیسی را می‌بخشند.»
محققان چندین آزمون را روی این روبات انجام دادند. روبات‌ها می‌توانستند از روی خندق‌های کوچک بپرند، از روی موانع بالا بروند و حتی به دو نیم تقسیم شوند و عملیاتِ همکاری مثلِ حرکت‌دادنِ اشیاء به اطراف را انجام دهد و دوباره به هم وصل و جامد شوند.
آن‌ها حتی یک نسخه انسان‌نما که شبیه به لگو بود نیز داشتند و می‌توانستند خودشان را ذوب کنند و از سلول کوچکی که در آن قرار داشتند، از طریقِ تغییر‌شکل دادن فرار کنند و بعد دوباره در آن‌سوی میله‌ها به شکل اولیه دربیایند. این حالت ادای احترامی بود به فیلم سینمایی ترمیناتور2.
محققان در مرحله بعدی درباره کاربرد این روبات تحقیق کردند. آن‌ها مدلی از شکم انسان را طراحی کردند و سپس روبات را وادار کردند که اشیائی را از داخل شکم بیرون بیاورد یا به داخل شکم بگذارد. این روشِ مناسبی برای خارج کردن اشیاء بلعیده‌شده است. سپس این روبات چیزهایی را به داخل شکم هدایت کرد که سازندگان ابراز امیدواری کردند می‌تواند برای انتقال دارو به اعضای هدف استفاده شود.
روبات هم‌چنین برای تعمیر مدارها استفاده شد. روبات می‌توانست برای تعمیر مدار در روی مدار حرکت کند و روی آن ذوب شود تا به عنوان رسانا و لحیم‌کار عمل کند. حتی می‌توانست به عنوان اتصال‌دهنده عمل کند، و دوباره به حالت جامد دربیاید، به عنوان پیچ‌گشتی عمل کند، و بدونِ اینکه شخصی حضور داشته باشد، خودش دست به تعمیر بزند.
برای کابرد در جهانِ واقعی دستگاه تغییرفاز باید تغییراتی کند. برای مثال ازآنجایی که دمای بدن انسان قدری بالاتر از دمای ذوب فلز گالیم است، روبات باید مصارفِ زیست‌پزشکی طوری طراحی شود که بتواند هم‌چنان با فلز گالیمی ساخته شود اما در ماتریسی قرار بگیرد که دمای ذوب بالاتری داشته باشد و هم‌چنان عملکردِ بالایش را حفظ کند.
دیدگاه شما چیست؟
دیدگاه ها