مواد و ساخت پیشرفته

دو ربات حشره‌مانند، یکی به شکل حشره‌ای کوچک و دیگری از نوع حشراتی که روی آن راه می‌روند در دانشگاه ایالتی واشنگتن ساخته شده‌اند که کوچک‌ترین، سبک‌ترین و سریع‌ترین ربات‌های کاملاً کاربردی هستند که تاکنون ساخته شده‌اند.

چنین ربات‌های مینیاتوری روزی می‌توانند برای کارهایی مانند گرده‌افشانی مصنوعی، جستجو و نجات، نظارت بر محیط‌زیست، ریزساختی یا جراحی به کمک ربات مورد استفاده قرار گیرند. گزارشی از روند کار این حشرات کوچک در کنفرانس بین‌المللی ربات‌ها و سیستم‌های هوشمند توسط انجمن رباتیک و اتوماسیون IEEE ارائه شد، حشره نخست به اسم مینی باگ فقط هشت میلی‌گرم وزن دارد و دیگری که قادر است روی آب حرکت کند 55 میلی‌گرم است. هر دو می‌توانند در حدود شش میلی‌متر در ثانیه حرکت کنند.

کانر تریگستاد دانشجوی دکترای دانشکده مهندسی مکانیک و مواد و نویسنده اصلی این کار در این رابطه گفت این مقدار در مقایسه با سایر میکروربات‌ها در این مقیاس سریع است اما هنوز هم از بستگان بیولوژیکی خود عقب‌تر است. یک مورچه معمولاً تا پنج میلی‌گرم وزن دارد ولی می‌تواند تقریباً یک متر در ثانیه حرکت کند. نکته کلیدی در ربات‌های کوچک، عملگرهای کوچک آنهاست که باعث حرکت ربات‌ها می‌شود. تریگستاد از یک روش ساخت جدید برای کوچک کردن عملگر تا کمتر از یک میلی‌گرم استفاده نموده است که کوچک‌ترین نوعیست که تا به حال ساخته شده است.

نستور او. پرزآرانسیبا دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک و مواد دانشگاه واشنگتن که این پروژه را رهبری می‌کرد نیز گفت عملگرها کوچک‌ترین و سریع‌ترین مدلی هستند که تاکنون برای میکرورباتیک ساخته شده‌اند. عملگر از ماده‌ای به نام آلیاژ حافظه‌دار شکلی استفاده می‌کند که می‌تواند هنگام گرم شدن، شکل خود را تغییر دهد. از اینرو به آن حافظۀ شکلی می‌گویند زیرا به خاطر می‌آورد و سپس به شکل اولیه خود باز می‌گردد. برخلاف موتورهای معمولی که یک ربات را به حرکت در می‌آورد این آلیاژها هیچ قسمت متحرک یا اجزای چرخان ندارند.

طبق گفته تریگستاد آنها از نظر مکانیکی بسیار سالم هستند و توسعه عملگر بسیار سبک وزن عرصه‌های جدیدی را در میکرورباتیک باز می‌کند. آلیاژهای حافظه شکلی معمولاً برای حرکات رباتیک در مقیاس بزرگ استفاده نمی‌شوند زیرا بسیار کند هستند. با این حال در مورد این ریزربات‌ها، عملگرها از دو سیم آلیاژی حافظه‌دار کوچک با قطر 1.1000 اینچ ساخته شده‌اند. با مقدار کمی جریان، سیم‌ها را می‌توان به راحتی گرم و یا خنک کرد و به ربات‌ها اجازه می‌دهد تا باله‌های خود را تکان دهند یا پاهای خود را تا ۴۰ بار در ثانیه حرکت دهند. در آزمایش‌های اولیه، عملگر همچنین قادر بود بیش از 150 برابر وزن خود را بلند کند.

در مقایسه با سایر فناوری‌هایی که برای حرکت ربات‌ها استفاده می‌شود، فناوری SMA (آلیاژ حافظه شکلی) نیز به مقدار بسیار کمی برق یا گرما برای حرکت دادن آنها نیاز دارد. تریگستاد معتقد است سیستم SMA به سیستم‌های بسیار کمتر پیچیده‌تری برای تامین انرژی نیاز دارد. او مدت‌هاست که حشرات آب‌پیما را در طبیعت مشاهده می‌کند و مایل است حرکات‌شان را بیشتر مطالعه نماید. در حالیکه ربات آب‌پیما ساخت او برای حرکت یک حرکت زنش مستقیم انجام می‌دهد، یک حشره طبیعی با پاهای خود حرکت پارویی کارآمدتری انجام می‌دهد و همین امر یکی از دلایلی است که حشره واقعی می‌تواند بسیار سریعتر حرکت کند.

محققان مایلند از یک گونه حشره دیگر ایده بگیرند و یک ربات از نوع آب‌پیما بسازند که می‌تواند در بالای سطح آب و همچنین درست زیر آن حرکت کند. آنها همچنین در حال کار بر روی استفاده از باتری‌های کوچک یا احتراق کاتالیزوری هستند تا ربات‌های خود را کاملاً مستقل و جدا از منبع، تغذیه کنند.

منبع