به گزارش ساخت اپل آی دی به نقل از ایسنا و به نقل از فیز، ابداع ربات های نرم باعث جهشی در دهه اخیر شده و پژوهشگران مواد و طراحی های خاصی را آزمایش كرده اند تا به ماشین های خشك و نامنظم، قابلیت خم شدن و انعطاف پذیری ببخشند تا بتوانند از موجودات زنده تقلید كنند و با آنها تعامل طبیعی تری داشته باشند.
اما قابلیت انعطاف و چابكی بسیار، باعث كاهش قدرت می گردد بطوریكه عموما مواد نرم تر، قدرت یا قابلیت ارتجاعی مواد غیرقابل انعطاف را ندارند و این امر استفاده آنها را محدود می كند.
پژوهشگران موسسه "ویس" (Wyss) دانشگاه هاروارد و آزمایشگاه علوم رایانه ای و هوش مصنوعی دانشگاه ام آی تی (CSAIL)، ماهیچه های مصنوعی شبه اوریگامی ابداع كرده اند كه با افزایش قدرت ربات های نرم به آنها این قابلیت را می دهد كه اشیایی هزار برابر سنگین تر از خودشان را با استفاده از فشار هوا یا آب بلند كنند.
دكتر"دانیلا روس" (Daniela Rus)، استاد مهندسی برق و علوم رایانه ای دانشگاه ام آی تی و یكی از نویسندگان این مقاله می گوید: قدرت محرك ها(ماهیچه ها) ما را شگفت زده كرد. انتظار داشتیم حداكثر وزنی كه این ماهیچه ها نسبت به ربات های نرم بتوانند بلند كنند، بالاتر باشد، اما انتظار افزایش هزار برابر را نداشتیم و این مورد مانند ابرقدرتمند ساختن ربات هاست.
دكتر "راب وود" (Rob Wood)، یكی از نویسندگان این مقاله اضافه كرد: محرك های شبه ماهیچه ای مصنوعی، یكی از مهم ترین چالش های بزرگ در همه علوم مهندسی است. اكنون كه محرك هایی با خصوصیت های شبیه به ماهیچه طبیعی ابداع كرده ایم، تقریبا می توانیم برای هر كاری، ساخت یك ربات مخصوص آن را تصور كنیم.
هر ماهیچه مصنوعی شامل یك اسكلت درونی تولید شده از مواد گوناگون مانند فنر فلزی یا ورقه پلاستیكی پیچیده شده برپایه الگویی خاص است كه با هوا یا مایعی احاطه شده و درون یك كیسه پلاستیكی یا پارچه ای كه كار پوست را انجام می دهند، قرار گرفته است.
فضای خالی به كار گرفته شده در كیسه، با وادار كردن پوست به ریزش روی اسكلت، حركت ماهیچه را آغاز می كند و میل كنترل حركت را به وجود می آورد. درواقع، برای هدایت حركت ماهیچه هیچ منبع قدرت یا نیروی انسانی مورد نیاز نیست. این مورد كاملا با شكل و تركیب اسكلت، تشخیص داده می گردد.
دكتر "شاوشنگ لی" (Shuguang Li)، نویسنده ارشد این مقاله، عضو فوق دكتری موسسه ویس و MIT CSAIL می گوید: یكی از جنبه های اصلی این ماهیچه ها، قابل برنامه ریزی بودن آنهاست یعنی طراحی چگونگی تاشدن اسكلت، چگونگی حركت كل این ساختار را تعریف می كند. شما بدون نیاز به كنترل سیستم، لزوما این حركت را به طور مجانی در دست دارید. این پژوهش به ماهیچه ها امكان می دهد بسیار متراكم و ساده و در نهایت برای تلفن همراه یا سیستم های نصب شده روی بدن كه نمی توانند با دستگاه های بزرگ یا سنگین تطبیق یابند، مناسب تر باشند.
ماهیچه های مصنوعی نه تنها به روش های مختلف حركت می كنند بلكه انعطاف پذیری چشمگیری هم دارند. این ماهیچه ها به نسبت ماهیچه اسكلتی پستانداران، در هر محل واحد، تا شش برابر بیشتر، قدرت تولید می كنند و به شكل ناباورانه ای سبك هستند. یك ماهیچه 2. 6 گرمی می تواند یك جسم سه كیلوگرمی را بلند كند كه معادل بلند كردن یك خودرو توسط یك مرغابی وحشی است. به علاوه، ممكن است یك ماهیچه مستقل در طول 10 دقیقه با استفاده از موادی با هزینه كمتر از یك دلار ساخته شود كه باعث می گردد برای آزمایش و تكرار، ارزان تر و راحت تر باشد.
"دنیل وگت" (Daniel Vogt)، كارشناس ارشد، از نویسندگان این مقاله و مهندس پژوهش موسسه ویس می گوید: افزایش قدرت ماهیچه ها با استفاده از فضای خالی، آنها را از بیشتر ماهیچه های مصنوعی كه به تازگی مورد آزمایش قرار گرفته اند، ایمن تر می كند. خیلی از كاربردهای ربات های نرم، انسان محور هستند؛ ازاین رو باید ایمن بودن آنها در نظر گرفته شود. ماهیچه های مبتنی بر فضای خالی، كمتر در معرض خطر پارگی، خرابی و نابودی هستند و درهنگام كار كردن، منبسط نمی شوند؛ ازاین رو می توان آنها را با ربات هایی كه برای بدن انسان مناسب تر هستند، تركیب كرد.
وود اضافه می كند: این محرك های نرم، علاوه بر خصوصیت های ماهیچه مانندشان، بسیار مقیاس پذیر هستند. ما این ماهیچه ها را در اندازه های گوناگون از چند میلی متر تا مقیاس متر ساخته ایم و اجرای آن ها در هر زمینه ای امكان پذیر است. این خصوصیت بدین معناست كه این ماهیچه ها می توانند در مقیاس های گوناگون مانند ابزار جراحی، ربات های پوشیدنی، اسكلت های خارجی، معماری تغییرپذیر، ابزارهای به كار رفته در عمق دریا برای پژوهش یا ساخت و ساختارهای قابل اعزام برای اكتشاف فضایی، كاربردهای بسیاری داشته باشند.
این گروه تحقیقاتی، علاوه بر ساخت ربات های قابل دسترس كه برای انتشار دارو به طرف محل خاصی از بدن حركت می كنند، قادر به ساخت ماهیچه هایی از پلیمر PVA محلول در آب بود كه امكان اجرای وظایف در تنظیمات طبیعی با كمترین تاثیر محیطی را برای ربات ها فراهم می كند. روس می گوید: این امكانات واقعا محدود هستند اما اختراع دیگری كه در نظر دارم با استفاده از این ماهیچه ها بسازم، یك ربات فیل به همراه خرطومی است كه بتواند با انعطاف پذیری و قدرت فیل های واقعی، دنیا را متحول كند.
این پژوهش، این هفته در مجله اقدامات آكادمی ملی علوم (PNAS) به چاپ می رسد.