ساخت رباتی بدون پا که ۱۰ فوت پرش می‌کند!+ فیلم

زهرا وجدانی: امروزه در دنیای فناوری، طراحی ربات‌های نرم و توانمندی که قادر به انجام حرکات پیچیده مانند پرش، دویدن و حرکت در زمین‌های ناهموار باشند، به یک چالش بزرگ تبدیل شده است.

مهندسان و پژوهشگران در تلاش‌اند تا با الهام از طبیعت، ربات‌هایی بسازند که بتوانند ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد موجودات زنده را تقلید کنند.

در همین راستا، تیمی از مهندسان دانشگاه جورجیا تک با الهام از حرکت کرم‌های نماتود، رباتی نرم طراحی کرده‌اند که قادر است بدون پا، به ارتفاع ۱۰ فوت بپرد. این دستاورد می‌تواند تحولی در طراحی ربات‌هایی باشد که برای عملیات‌های جست‌و‌جو و نجات، فضایی و حتی کار‌های روزمره استفاده می‌شوند.

ایده اولیه: الهام از کرم‌های نماتود

کرم‌های نماتود، موجوداتی کوچک و بی‌دفاع هستند که طول بدنشان از موی انسان نازک‌تر است، اما توانایی‌های آنها در حرکت و پرش از نظر علمی بسیار جذاب است. این موجودات قادرند با استفاده از بدن‌های پیچ‌خورده و انعطاف‌پذیر خود، به‌سرعت و در جهات مختلف بپرند. یکی از ویژگی‌های جالب نماتود‌ها این است که حتی بدون داشتن پا، می‌توانند تا ۲۰ برابر طول بدن خود بپرند.

در این تحقیق، پژوهشگران دانشگاه جورجیا تک به‌دنبال الگوبرداری از این موجودات برای ساخت رباتی نرم و سبک بوده‌اند که بتواند همانند نماتود‌ها به سرعت حرکت کند و به مسافت‌های طولانی بپرد. برای این منظور، آنها از دوربین‌های با سرعت بالا برای بررسی حرکت کرم‌های نماتود استفاده کردند و سپس سعی کردند ویژگی‌های این حرکات را در طراحی ربات خود به‌کار بگیرند.

ربات نرم طراحی‌شده: ویژگی‌ها و ساختار

این ربات که تنها ۵ اینچ طول دارد، از یک میله سیلیکونی به‌عنوان بدنه اصلی و یک ستون فایبرکربنی به‌عنوان استخوان‌بندی داخلی تشکیل شده است. ساختار انعطاف‌پذیر این ربات به آن اجازه می‌دهد که بدون داشتن پا، به‌طور مؤثر پرش کند. پس از مشاهده رفتار کرم‌های نماتود، پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که خمیدگی و تغییر مرکز جرم بدن این کرم‌ها می‌تواند به‌عنوان یک روش برای ذخیره انرژی استفاده شود تا در هنگام پرش، انرژی ذخیره‌شده آزاد شده و ربات بتواند به سرعت و در جهات مختلف پرش کند.

ربات ساخته‌شده نه‌تنها از نظر فنی مشابه کرم‌های نماتود عمل می‌کند، بلکه برای تقویت قدرت پرش خود، از فایبرکربن نیز در ساختار آن استفاده شده است. این ماده، با افزایش استحکام ربات، امکان پرش‌های بلندتر و سریع‌تر را فراهم کرده است.

حرکت و پرش ربات: چگونه انرژی ذخیره می‌شود؟

نکته جالب در مورد این ربات نرم این است که حتی بدون استفاده از پا قادر است همانند کرم‌های نماتود، در جهات مختلف بپرد. پژوهشگران مشاهده کردند که برای پرش به عقب، نماتود‌ها سر خود را بالا می‌آورند و قسمت میانه بدن خود را محکم می‌کنند تا یک زاویه به‌وجود آورند. این حرکت شبیه به وضعیت اسکوات در انسان‌ها است. از این موقعیت، انرژی ذخیره‌شده در بدن کرم آزاد می‌شود و او به عقب پرتاب می‌شود.

برای پرش به جلو نیز، نماتود سر خود را به سمت جلو می‌گیرد و زاویه‌ای در انتهای مخالف بدن ایجاد می‌کند که رو به بالا است. این حالت مشابه پرش از جا برای یک پرش بلند ایستاده است. در این حالت، انرژی ذخیره‌شده در بدن کرم باعث می‌شود که او به‌سرعت از زمین جدا شود و به‌طور عمودی به بالا بپرد.

این فرآیند ذخیره و آزادسازی انرژی، مهم‌ترین عامل در طراحی ربات نرم است. پژوهشگران متوجه شدند که با ایجاد خمیدگی‌ها در بدن ربات، می‌توان انرژی بیشتری را ذخیره کرد و آن را در هنگام نیاز به‌سرعت آزاد نمود تا ربات بتواند پرش‌های مؤثر و بلندی انجام دهد.

مطالعه و تحقیق روی کرم‌های نماتود و طراحی ربات نرم بر اساس ویژگی‌های این موجودات، دستاورد‌های زیادی را در پی داشته است. از جمله این دستاورد‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

۱. توانایی ذخیره انرژی: خمیدگی‌های ایجادشده در بدن نماتودها، به آنها این امکان را می‌دهد که انرژی بیشتری را ذخیره کنند و سپس آن را به‌سرعت آزاد کنند. این ویژگی برای ربات‌ها نیز قابل‌استفاده است و باعث می‌شود که ربات قادر به پرش‌های بلند و مؤثر باشد.

۲. انعطاف‌پذیری بالا: ساختار انعطاف‌پذیر ربات نرم، آن را قادر می‌سازد تا بدون پا، به‌طور مؤثر در زمین‌های مختلف حرکت کند و از موانع عبور نماید.

۳. امکان استفاده در ماموریت‌های جست‌و‌جو و نجات: با توجه به توانایی این ربات‌ها در عبور از زمین‌های ناهموار و پرش در جهات مختلف، از آنها می‌توان در ماموریت‌های جست‌و‌جو و نجات استفاده کرد. این ربات‌ها می‌توانند در شرایط دشوار و در محیط‌هایی که انسان‌ها قادر به دسترسی به آنها نیستند، کمک‌حال تیم‌های نجات باشند.

آینده ربات‌های پرشی و کاربرد‌های آنها

این تحقیق نه‌تنها درک ما از نحوه حرکت موجودات زنده را عمیق‌تر کرده، بلکه باعث پیشرفت‌های مهمی در زمینه طراحی ربات‌ها شده است. ربات‌های پرشی که بدون استفاده از پا، قادر به عبور از موانع و حرکت در زمین‌های ناهموار هستند، می‌توانند در بسیاری از کاربرد‌های عملی، از جمله جست‌و‌جو و نجات، کشاورزی و حتی مأموریت‌های فضایی، مفید باشند.

پژوهشگران اعلام کرده‌اند که در آینده قصد دارند این ربات‌ها را برای استفاده در ماموریت‌های فضایی نیز توسعه دهند. به‌طور مثال، اخیراً یک ربات پرشی به ماه فرستاده شده است و تیم‌های پژوهشی در حال کار بر روی ربات‌هایی هستند که بتوانند در ماموریت‌های جست‌و‌جو و نجات به کمک انسان‌ها بیایند.

در نهایت این دستاورد نشان می‌دهد که چگونه فناوری‌های جدید می‌توانند از طبیعت الهام بگیرند و راهکار‌های نوآورانه‌ای را برای حل مشکلات انسانی ارائه دهند. پژوهشگران امیدوارند که با توسعه این فناوری‌ها، ربات‌هایی ساخته شوند که قادر به انجام کار‌های پیچیده و حتی فراتر از قابلیت‌های انسان‌ها باشند.

انتهای پیام/