ساخت ربات‌هایی با عرض کمتر از یک میلی‌متر

یک تکنیک ساخت پیشرفته، برای اولین ربات‌هایی با عرض کمتر از یک میلی‌متر ایجاد می‌کند که با نور حرکت می‌کنند.

کد خبر: ۴۴۲۸۸۷

تاریخ: ۰۷ خرداد ۱۴۰۱ - ۱۱:۱۹

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از آی‌ای، ربات‌های بسیار کوچک روزی می‌توانند هر کاری را که انسان می‌خواهد انجام دهند، از کمک به جراحان برای جراحی بیماران گرفته تا اداره بدون مشکل کارخانجات. اما ثابت شده است که طراحی این ربات‌ها که به سختی با چشم غیر مسلح دیده می‌شوند، بسیار دشوار است.

به همین دلیل است که تیمی از محققان دانشگاه "نورث وسترن" از نیمه‌هادی‌ها برای طراحی نوع جدیدی از میکروربات‌ها الهام گرفته‌اند. طراحی پیشگامانه آنها این امکان را فراهم می‌کند تا از پرتوی متمرکز نور مرئی برای کنترل این ربات‌ها استفاده شود. نور باعث می‌شود مواد داخل و اطراف مفاصل پای این ربات‌ها منبسط شوند و قطع کردن نور نیز موجب انقباض می‌شود. این ابزار ساده‌ی کنترل می‌تواند این ربات‌های کوچک با قطری کمتر از یک میلی‌متر را به راه رفتن، خزیدن و حتی ساکن ماندن روی یک سطح وادارد.

این فناوری برای اولین بار در مجله معتبر "ساینس رباتیکس"(Science Robotics) توضیح داده شده است.

"جان راجرز" مهندس رباتیک و استاد علوم و مهندسی مواد، مهندسی زیست پزشکی و جراحی مغز و اعصاب در دانشگاه "نورث وسترن"، سرپرست این پروژه و همچنین عضو آکادمی ملی علوم و آکادمی ملی مهندسی آمریکا است. وی توضیح می‌دهد که این اختراع جدید چگونه کار می‌کند و چرا ساخت ربات‌های کوچک نیازمند غلبه بر مشکلات بزرگی است.

وی می‌گوید: ما توانسته‌ایم طرحی را ارائه کنیم که به نظر من منحصربه‌فرد است. این ماده از طبقه‌ای از مواد به نام "آلیاژ حافظه‌دار" بهره می‌برد که یک آلیاژ فلزی خاص است که ویژگی مشخص منحصر به فرد آن توانایی تغییر فاز بر اثر حرارت است. این ویژگی به آن اجازه می‌دهد تا یک پیکربندی تغییر شکل یافته را به یک شکل از قبل تعریف شده تبدیل کند.

وی افزود: این مکانیسم به عنوان ماهیچه‌های ربات عمل می‌کند که در مفاصل پاهای آن قرار دارند. جلوه‌ی حافظه‌ی این ربات‌ها توسط یک لایه شیشه بسیار نازک پشتیبانی می‌شود که ما به عنوان یک اسکلت روی این ربات‌ها قرار می‌دهیم. این توازن در نیروی بازگردانِ الاستیک با این اثر حافظه است که به ما امکان می‌دهد پاها را به جلو و عقب حرکت دهیم و راه رفتن، پریدن یا نوعی حالت حرکتی کرم‌مانند را ممکن کنیم.

وی ادامه داد: این یک کنترل از راه دور است، به این معنا که ما باعث می‌شویم ربات بدون هیچ گونه تماس فیزیکی مستقیم در جهت‌های برنامه‌ریزی‌ شده و با سرعت‌های برنامه‌ریزی‌ شده حرکت کند. این کنترل از راه دور به جای امواج فرکانس رادیویی با نور مرئی ممکن می‌شود.

"جان راجرز" در ادامه گفت: ما از یک منبع نور برای روشن کردن این ساختارهای رباتیک در مکان‌های مختلف بدن در یک برنامه زمان‌بندی شده استفاده می‌کنیم. وقتی نور به این آلیاژهای حافظه‌دار برخورد می‌کند، مقداری از آن جذب می‌شود. این موجب کمی گرم شدن می‌شود که باعث می‌شود قسمت مورد نظر ربات به صورت فیزیکی حرکت کند. هنگامی که نور از بین می‌رود، مفصل به سرعت سرد می‌شود و ساختار اسکلتی با سرد شدن به طور الاستیکی اندام را به موقعیت و هندسه اولیه خود باز می‌گرداند.

وی افزود: اگر این کار را پشت سر هم انجام دهیم، می‌توانیم باعث شویم که یک پا به جلو و عقب حرکت کند و مثلاً می‌توانید پاهای چپ را قبل از پاهای راست حرکت دهیم و سپس حرکت از چپ به راست را ممکن کنیم. ضمن اینکه روشی که نور را در سراسر بدنه ربات اعمال می‌کنیم، جهت و سرعت حرکت آن را تعیین می‌کند.

"راجرز" در پاسخ به این سوال که وقتی این ربات‌ها در یک فضای بسته باشند، چگونه کنترل می‌شوند؟ گفت: این ربات‌ها برای هر سناریویی قابل استفاده نیستند. بالاخره قطعا شرایطی وجود خواهد داشت که این مکانیسم در آن کار نخواهد کرد. من نمی‌خواهم غیر از این ادعا کنم. اما به هر حال اگر در یک فضای محدود هستید، ممکن است یک طرح تحویل نور از طریق فیبر نوری را تصور کنید و همچنین ممکن است راه‌های مختلفی وجود داشته باشد. در هر حال شما باید دسترسی نوری داشته باشید.

وی در پایان گفت: من نمی‌خواهم در آنچه که توانسته‌ایم به انجام برسانیم، بیش از حد ادعا کنم. من فکر می‌کنم ما کاری کرده‌ایم که تاکنون انجام نشده است، اما قطعا بدون محدودیت نیست.