مترجم:رضا محمدي
گروهي از محققان در حال كار براي ساخت نسل بعدي روباتها هستند. به جاي روباتهاي فلزي كه ممكن است تصور كنيد، آنها در حال ساخت روباتهايي از جنس مواد نرمند كه مشابه با سيستمهاي بيولوژيكي هستند. چنين روباتهاي نرمي ظرفيت عظيمي براي كاربردهاي آتي دارند، زيرا با محيطهاي پويا تطبيق پيدا ميكنند و برهمكنش خوبي با بدن انسان دارند.
يك چالش اصلي در زمينه «روباتيك نرم» نبود محركها يا «عضلات مصنوعي» است كه ميتوانند تنوع و عملكرد محرك طبيعي را شبيهسازي كنند. با اين حال، گروه تحقيقاتي كپلينگر در كالج مهندسي و علوم كاربردي گروه جديدي از دستگاههاي نرم فعال شده به صورت الكتريكي را توسعه داده است كه قادرند از انبساط و انقباض عضلات طبيعي تقليد كنند. اين دستگاهها كه از مواد مختلف ارزان ساخته ميشوند، قادرند حركت خود را حس و بعد از آسيب الكتريكي خود را ترميم كنند و در نتيجه پيشرفت قابل توجهي در زمينه روباتيك نرم محسوب ميشوند. محركهاي الكترواستاتيك خودترميمشونده تقويت شده به صورت هيدروليكي كه اخيراً ساخته شدهاند، فاقد پيستونها و موتورهاي حجيم و صلب روباتهاي متداول براي ساختارهاي نرم هستند كه به ولتاژ اعمالي با حركات متنوع پاسخ ميدهند. دستگاههاي نرم ميتوانند وظايف متنوعي اجرا كنند كه اين وظايف شامل چنگ زدن به اشياي ظريف همانند يك تمشك و يك تخم مرخ خام و همچنين بلند كردن اجسام سنگين هستند. قدرت، سرعت و كارايي محركهاي HASEL بيشتر از عضلههاي بيولوژيكي هستند يا با آنها برابري ميكنند و تطبيقپذيري آنها ميتواند نويدبخش عضلات مصنوعي براي روباتهاي انساننما و نسل بعدي اندام مصنوعي باشد.
كريستوف كپلينگر، نويسنده ارشد هر دو مقاله و استاديار دانشكده مهندسي مكانيك و همكار برنامه مهندسي علوم مواد ميگويد:«ما از قابليتهاي تحسينبرانگيز عضله بيولوژيكي الهام گرفتيم. محركهاي HASEL قدرت محركهاي الكترواستاتيك نرم و سيالاتي نرم را تركيب ميكند و در نتيجه اين امر، تركيبي از عملكرد و تطبيقپذيري ارائه ميدهد كه هيچ عضله مصنوعي تا به حال به آن دست نيافته است. درست همانند عضله بيولوژيكي، محركهاي HASEL ميتوانند تطبيقپذيري دست اختاپوس، سرعت مرغ مگسخوار و قدرت يك فيل را بازتوليد كنند.»
استفاده از لايه ايزولهكننده مايع علاوه بر عمل كردن به عنوان مايع هيدروليك كه امكان حركت تطبيقپذير را فراهم ميآورد، اين امكان را به محركهاي HASEL ميدهد تا بعد از آسيب الكتريكي خود را ترميم كنند. ساير محركهاي نرم كه با ولتاژ بالا كنترل ميشوند و به آنها محركهاي الاستومر ديالكتريك ميگويند، از لايه ايزوله جامد استفاده ميكنند كه بعد از آسيب الكتريكي به طرز فجيعي از كار ميافتند. بر خلاف اين موضوع، لايه ايزولهكننده مايع در محركهاي HASEL بلافاصله بعد از آسيب الكتريكي خواص ايزولهكننده خود را بازيابي ميكند. اين تحمل امكان افزايش اندازه دستگاهها را به محققان ميدهد تا بتوانند مقادير بيشتري نيرو اعمال كنند.
طراحي بعدي كه با نام محرك Peano- HASEL شناخته ميشود، از سه كيسه مربعي كوچك تشكيل شده است كه با آب پر ميشوند و به صورت سري در كنار هم قرار ميگيرند. پوسته پليمري از ماده ارزانقيمت مورد استفاده در بسته چيپس ساخته شده است و نازك، شفاف و انعطافپذير است. دستگاههاي Peano- HASEL همانند عضله بيولوژيكي بعد از اعمال ولتاژ منقبض ميشوند كه آنها را به صورت خاص براي كاربردهاي روباتيك جذاب ميسازد. حركت الكتريكي آنها امكان عمل در سرعتهاي بسيار بالاتر از عضله بدن انسان را فراهم ميسازد.
محققان روباتيك در ادامه ميگويند: ما اين دستگاهها را با هزينه حدودي 10 سنت ميسازيم. اين مواد ارزان، مقياسپذير و تطبيقپذير با تكنيكهاي ساخت صنعتي جاري هستند. از اين روباتها ميتوان براي بهبود زندگي و تندرستي انسانها استفاده كرد.
منبع:AP