محققان در دانشگاه وسترنرزرو با تركيب بافتهاي بدن حلزون دريايي و قطعات پرينتشده سهبعدي انعطافپذير، روباتهاي «بيوهيبريدي» ساختهاند كه مانند لاكپشتهاي دريايي در ساحل ميخزند.
يكي از عضلات دهان حلزون امكان حركت را ايجاد ميكند كه در حال حاضر با يك ميدان الكتريكي خارجي كنترل ميشود. اما نسخههاي بعدي اين دستگاه شامل گانگليونهايي به عنوان كنترلكننده ارگانيك خواهند بود؛ گانگليونها تودههايي از نورونها و اعصاب هستند كه معمولاً همزمان با تغذيه حلزون، سيگنالهاي عصبي را به عضله ميرسانند.
محققان همچنين با دستكاري كلاژن گرفتهشده از پوست حلزون، داربست ارگانيكي ساختهاند كه در نمونههاي بعدي اين روبات مورد آزمايش قرار خواهد گرفت. دانشمندان ميگويند در آينده ميتوان با رها كردن گروهي از روباتهاي بيوهيبريد، منشأ نشت مواد سمي به درياچهها را تشخيص داد؛ موضوعي كه منجر به فرار حيوانات از درياچه ميشود. اين روباتها همچنين ميتوانند در كف اقيانوس به جستوجوي جعبه سياه حاوي اطلاعات پرواز بپردازند؛ فرايندي كه امكان دارد مدت زيادي به طول انجاميده و طي آن روباتهاي موجود فعلي با اتمام باتري روبهرو و متوقف شوند.
ويكتوريا وبستر، دانشجوي دكترايي كه سرپرستي اين پژوهش را بر عهده دارد، ميگويد: «ما در حال ساخت ماشيني زنده هستيم، روباتي بيوهيبريد كه هنوز كاملاً ارگانيك نيست.»
كوئين يكي ديگر از محققان ميگويد: «با تركيب مواد گرفته شده از حلزونهاي دريايي كاليفرنيا يا آپليسيا كاليفرنيكا و قطعات پرينتشده سهبعدي در حال خلق روباتي هستيم كه ميتواند كارهايي انجام دهد كه نه حيوانات قادر به انجام آن هستند و نه روباتهاي تماماً مصنوعي.»
محققان حلزون دريايي را به اين دليل انتخاب كردند كه حتي سلولهايش هم مقاوم هستند و قادرند همچنان كه امواج اقيانوس آرام محيطشان را از آبهاي عميق به آبهاي سطحي تغيير ميدهد، تغيير دماي بسيار زياد، شوري آب و مسائل ديگر را متحمل شوند. در مقايسه با عضلات پستانداران و پرندهها كه براي عملكرد، نياز به محيطي كاملاً كنترلشده دارند، حلزونها داراي قابليت انطباق بسيار بالاتري هستند.
محققان ميگويند:«بايد براي عملياتهاي جستوجو روباتهاي منعطفي بسازيم كه با محيط اطرافشان در تعامل باشند. يكي از مشكلات شيوه روباتيك معمول به ويژه در مقياسهاي كوچك، اين است كه عملگرها - واحدهاي تأمينكننده حركت- معمولاً از جنس سخت هستند.» سلولهاي عضلاني منعطف بوده و منبع سوختشان را هم با خود حمل ميكنند، يعني مواد مغذي موجود در محيط اطرافشان. چون اين سلولها نرم هستند، استفاده از آنها براي انجام عملياتها نسبت به عملگرهاي سخت امنتر است و توان وزني مخصوص بسيار بالاتري دارند.
محققان در ابتدا استفاده از سلولهاي عضلاني را امتحان كردند اما در نهايت، از كل عضله دهاني I2 يا بوكال مَس استفاده كردند. شيل يكي ديگر از محققان اين طرح ميگويد:«عضله به خودي خود داراي ساختار و شكل بهينه براي تأمين عملكرد و قدرت لازم بود. وقتي عضله با ساختار زيستي طبيعي خود به كار برود، عملكردش صد تا هزار مرتبه بهتر است.»
عضله بوكال كه طبيعتاً دو «بازو» دارد، در روباتهاي اوليه آنها به بازوها و بدنه پليمري پرينتشده روبات متصل است. با انقباض و رها شدن عضله بوكال، بازوها عقب و جلو رفته و روبات حركت ميكند. در آزمايشات اوليه، روبات در مدت زمان يك دقيقه خود را 4/0 سانتيمتر به جلو كشيد. دانشمندان قصد دارند براي كنترل حركت از گانگليونهاي خود حيوان استفاده كنند. آنها ميتوانند هم از محرك الكتريكي و هم از محرك شيميايي براي تحريك اعصاب جهت انقباض عضله استفاده كنند. به گفته وبستر، استفاده از گانگليونها در مقايسه با كنترلكننده تمام مصنوعي، قابليت انجام حركات بسيار پيچيدهتري را به عضله ميدهد و همچنين آنها قابليت يادگيري دارند.
تيم تحقيقاتي اميدوار است بتواند گانگليونها را طوري تربيت كند كه در پاسخ به يك سيگنال روبات را به جلو رانده و در پاسخ به سيگنال ديگري آن را به طرف عقب حركت دهند.
محققان به اميد ساخت روباتي تماماً ارگانيك، كلاژن گرفتهشده از پوست حلزون را تبديل به ژل كردند و همچنين با استفاده از جريانهاي الكتريكي رشتههاي كلاژن را همرديف و متراكم كردند تا داربستي سبك و منعطف اما مستحكم بسازند. تيم تحقيقاتي در حال آمادهسازي براي آزمايش نسخههاي ارگانيك و همچنين اشكال هندسي جديد بدنه است كه ميتوانند حركات كارآمدتري را ايجاد كنند.
محققان ميگويند اگر كارايي روباتهاي تمام ارگانيك ثابت شود، در صورت رها كردن گروهي از اين روباتها در دريا، درياچه يا محلي دور افتاده كه بازگرداندن آنها از آنجا ميسر نباشد، نگراني چنداني ايجاد نخواهد كرد. اين روباتها احتمالاً ارزان خواهند بود و با فلزات و باتريهاي شيميايي محل مورد نظر را آلوده نخواهند كرد بلكه يا خورده ميشوند يا به صورت كود تجزيه ميشوند.
منبع: ساينس ديلي
مترجم: علي طالبي
