اخبار داخلی دانش و فناوری ساخت ربات شناگر با نوعی هیدروژل

جمعه 22 شهريور 1398

ساخت ربات شناگر با نوعی هیدروژل

پژوهشگران آمریکایی با استفاده از یک نوسان‌ساز هیدروژلی، نوعی ربات نرم ابداع کرده‌اند که می‌تواند در آب شنا کند.

پژوهشگران "دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس"(UCLA) و "موسسه نانو سیستم کالیفرنیا"(CNSI)، اخیرا یک ربات نرم شناگر را با استفاده از یک نوسان‌ساز هیدروژلی خود پایدار ابداع کرده‌اند. این ربات می‌تواند عملکرد خود را با نور ثابت و بدون نیاز به باتری انجام دهد.
"یوسن ژائو"(Yusen Zhao)، دانشجوی دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس و از پژوهشگران این پروژه گفت: هنگامی که نور را روی میله‌ای از جنس هیدروژل نرم منعکس کردم، دریافتم که میله در اطراف نور نوسان دارد. من تصمیم گرفتم برای پاسخ به سوالات خود در این زمینه، پژوهش‌های سیستماتیک را ادامه دهم.
ژائو و همکارانش با استفاده از یک ژل نرم که نسبت به نور واکنش نشان می‌داد، یک نوسان‌ساز نرم ابداع کردند که به شکل یک میله یا یک نوار قالب‌ریزی می‌شود. هنگامی که نور به نقطه‌ای از میله می‌تابد، به صورت خودکار جذب و به گرما تبدیل می‌شود. نقطه گرم شده موجب می‌شود که بخشی از آب درون ربات خارج شود و حجم ربات کاهش یابد؛ در نتیجه دم آن به سوی منبع نور خم می‌شود.
ژائو افزود: دم ربات پس از خم شدن، جلوی نور را می‌گیرد؛ در نتیجه نقطه‌ای که زیر سایه آن قرار گرفته، به سرعت خنک می‌شود و دم ربات دوباره فرود می‌آید. این فرآیند، به سرعت تکرار می‌شود و تا هنگامی که نور وجود دارد، حرکت هم وجود خواهد داشت.
از آنجایی که میله از نظر ترکیب، کاملا همگن و از لحاظ هندسی، متقارن ساخته شده، می‌تواند از جهت‌های دلخواه به نور واکنش نشان دهد. نوسان‌ساز، درجه‌ تقریبا نامحدودی از آزادی را دارد که یک مزیت مهم در حوزه رباتیک به شمار می‌رود.
پژوهشگران، ربات شناگر خود را روی سطح آب آزمایش کردند و دریافتند هنگامی که نور به دم ربات می‌تابد، نوسان آن به سمت بالا و پایین شکل می‌گیرد؛ در نتیجه نیروی ربات برای شنا کردن تامین می‌شود. این ویژگی منحصر به فرد حرکت کردن در پی جریان نور که از موجوداتی مانند پلانکتون الهام گرفته شده است، می‌تواند امکان مسیریابی با کنترل از راه دور را فراهم کند.
"زیمین هه"(Ximin He)، از پژوهشگران این پروژه گفت: زیبایی این ربات نرم، در سادگی طراحی آن است. کل این ربات، از یک هیدروژل همگن ساخته شده که امکان ساخت یک ربات ساده و کم‌هزینه را فراهم می‌کند.
پژوهشگران برای ساخت نوسان‌ساز هیدروژلی خود پایدار و درست کردن آن به شکل دلخواه، یک محلول پیش‌ساز را درون یک قالب از پیش طراحی شده، ژل ضد اشعه ماوراء بنفش تزریق کردند و سپس، آن را از قالب جدا کردند. از آنجا که روش ساخت ربات، بسیار کلی و کاربردی است، نوسان ساز را می‌توان از مواد بسیاری ساخت.
نیروی این ربات شناگر در حرکت و مسیریابی، از نور ثابت تامین می‌شود؛ در نتیجه به باتری و یا هوش مصنوعی نیازی ندارد. این ربات، یکی از نخستین ربات‌های کاملا نرمی است که سبک‌وزن و کم‌هزینه هستند و استفاده از آنها نیز به سادگی صورت می‌گیرد.
ژائو اضافه کرد: ما در حال حاضر قصد داریم تا از مواد دیگری برای ساخت ربات استفاده کنیم و آن را در شرایط گوناگون دما و طول موج نور مورد بررسی قرار دهیم.
این پژوهش، در مجله "Science Robotics" به چاپ رسید.