مهندسان دانشگاه جورجیا تک، ربات نرمی ساختند که بدون داشتن پا می‌تواند بپرد
ربات نرمی که با الهام از مکانیزم پرش کرم‌های نماتود ساخته شده، بدون داشتن پا توانسته در آزمایش‌ها تا ارتفاع ۱۰ فوت بپرد؛ پیشرفتی نویدبخش برای رباتیک فضایی و عملیات امداد.
گروهی از مهندسان دانشگاه جورجیا تک موفق شدند ربات نرمی طراحی کنند که بدون داشتن پا، قادر است به ارتفاع ۱۰ فوت بپرد (ارتفاعی معادل حلقه بسکتبال)، این ربات که تنها ۵ اینچ طول دارد، از یک میله سیلیکونی با ستون فقرات فیبر کربنی ساخته شده و سازوکار پرش آن الهام‌گرفته از حرکت‌های خاص کرم‌های نماتود است.
سانی کومار، پژوهشگر فوق‌دکتری و نویسنده اصلی این مطالعه گفت: کرم‌های نماتود با وجود اینکه ساختار بدنی بسیار ساده‌ای دارند، می‌توانند تا ۲۰ برابر طول بدن خود پرش انجام دهند. این ویژگی الهام‌بخش ما در طراحی رباتی شد که بدون نیاز به پا بتواند به ارتفاع چشمگیر بپرد.
وی افزود: کرم‌های نماتود با خم کردن و گره‌زدن بدن خود در نقاط خاص، انرژی مکانیکی ذخیره می‌کنند و سپس در کسری از ثانیه این انرژی را آزاد می‌کنند و خود را به هوا پرتاب می‌کنند، این مکانیسم عملکردی در دنیای رباتیک تا کنون کمتر مورد استفاده قرار گرفته بود.
همچنین بخوانید: کشف نوعی مغناطیس نوظهور؛ مسیر تازه‌ای برای توسعه حافظه‌های فوق‌سریع
ساختار ساده و انعطاف‌پذیری که توانست پرش‌های دقیقی تا ارتفاع ۱۰ فوت انجام دهد
ایشانت تیوری، دیگر پژوهشگر این پروژه اظهار کرد: پس از مشاهده ویدئوهای با سرعت بالا از حرکت‌های نماتودها، ابتدا شبیه‌سازی‌های کامپیوتری انجام دادیم و سپس ربات نرمی از جنس سیلیکون ساختیم که برای افزایش قدرت پرش با فیبرهای کربنی تقویت شد. این ساختار ساده و انعطاف‌پذیر توانست در آزمایش‌ها پرش‌های دقیقی تا ارتفاع ۱۰ فوت انجام دهد.
وی افزود: در دنیای مهندسی به‌طورمعمول گره‌ها و خمیدگی‌ها مشکلاتی ایجاد می‌کنند؛ به عنوان نمونه در عروق خونی می‌توانند منجر به سکته شوند یا در لوله‌ها جریان را مختل می‌کنند، اما در اینجا گره‌های ایجادشده در بدن کرم‌ها و در ربات ما به منبع ذخیره انرژی تبدیل شدند که امکان پرش‌های قدرتمند را فراهم می‌کنند.
کومار اظهار کرد: کرم‌های نماتود قادرند با تغییر مرکز جرم خود در هر دو جهت به ارتفاع یکسان بپرند. برای پرش به عقب، سر خود را بالا می‌برند و در میانه بدن یک خمیدگی ایجاد می‌کنند که شبیه حالت اسکات در انسان است. با رهاسازی این انرژی، کرم به سمت عقب و بالا پرتاب می‌شود.
برای پرش به جلو نیز سر خود را صاف نگه می‌دارند و خمیدگی را در انتهای بدن ایجاد می‌کنند و با رهاسازی انرژی به سمت جلو پرش می‌کنند. این کنترل جهت پرش در مقیاس‌های کوچک ویژگی منحصربه‌فردی به شمار می‌رود.
به گفته تیوری، نتایج این تحقیق می‌تواند مسیر طراحی ربات‌های جدیدی را هموار کند که با استفاده از مکانیسم‌های ساده و بدون نیاز به سیستم‌های پیچیده پا، بتوانند از موانع متنوع عبور کنند.
وی افزود: در مأموریت‌های کاوش فضایی، همچون ربات‌های پرنده‌ای که اخیراً به ماه ارسال شده‌اند، توانایی پرش و حرکت در سطوح غیرقابل پیش‌بینی اهمیت زیادی دارد، همچنین در عملیات‌های جست‌وجو و نجات در محیط‌های آوار یا مناطق صعب‌العبور، استفاده از چنین ربات‌هایی می‌تواند کارآمد و نجات‌بخش باشد.
کومار گفت: سازوکار استفاده‌شده در این ربات به ما نشان داد که می‌توان با بهره‌گیری از ساختارهای ساده و مواد انعطاف‌پذیر همچون فیبر کربن، ربات‌هایی با توان پرش بالا و تکرارپذیری حرکت ساخت.
وی افزود: کرم‌های نماتود در هر پرش انرژی را در بازه زمانی بسیار کوتاهی (در حدود یک دهم هزارم ثانیه) آزاد می‌کنند و می‌توانند این فرایند را به دفعات تکرار کنند. این ویژگی به ما امکان داد تا رباتی بسازیم که در شرایط عملیاتی بتواند بارها پرش انجام دهد بدون اینکه به سیستم پیچیده‌ای نیاز داشته باشد.
به گفته محققان، آزمایش‌های موفق این ربات نرم تنها نقطه شروعی برای طراحی نسل جدیدی از ربات‌های پرنده است، آن‌ها در همکاری با دانشگاه کالیفرنیا ریورساید و دانشگاه برکلی قصد دارند نسخه‌های پیشرفته‌تری از این ربات‌ها بسازند که بتوانند در شرایط واقعی از موانع متنوع عبور کنند.
پیشرفت‌های اخیر در طراحی ربات‌های نرم و الهام‌گرفته از طبیعت می‌تواند مسیر جدیدی در مهندسی رباتیک باز کند. استفاده از سازوکار پرش کرم‌های نماتود در طراحی ربات‌های پرنده، افق‌های تازه‌ای را برای کاربردهای علمی، صنعتی و امدادی فراهم می‌آورد.
منبع: ایمنا
