دویدن مثل پلنگ و شنا مثل ماهی؛ قابلیت جدید ربات‌های نرم [تماشا کنید]

دویدن مثل پلنگ و شنا مثل ماهی؛ قابلیت جدید ربات‌های نرم [تماشا کنید]

دویدن مثل پلنگ و شنا مثل ماهی؛ قابلیت جدید ربات‌های نرم [تماشا کنید]

ربات‌ها عموماً در دو حالت تولید و ساخته می‌شوند؛ سخت و نرم. اکثر ما زمانی که نام ربات را می‌شنویم، ربات‌های سخت در ذهنمان تداعی می‌شود. این ربات‌ها مانند آن‌ چه که بوستون داینامیکس می‌سازد، گستره حرکتی محدودی دارند. ربات‌های نرم اما اکثرا برای تقلید از نسخه‌های بیولوژیکی و ارگانیک ساخته می‌شوند. در نتیجه چنین ربات‌هایی برای کنار آمدن با محیط اطراف خود و کار در کنار انسان‌ها ایده‌آل تلقی می‌شوند. اکنون محققین با الهام گرفتن از ساختار ستون فقرات سریع‌ترین موجود خشکی، ستون فقراتی طراحی کرده‌اند که سرعت این نوع از ربات‌ها را به شدت افزایش می‌دهد.

محققین دانشگاه کارولینای شمالی ستون فقرات مصنوعی به نام «LEAP» یا (Leveraging Elastic instabilities for Amplified Performance) توسعه داده‌اند که شبیه ستون فقرات چیتا یا یوزپلنگ است. به صورت طبیعی ربات‌های نرم به گونه‌ای روی سطوح سخت حرکت می‌کنند که هر ۴ پای آن‌ها روی زمین قرار داشته باشد. چنین نوع تحرکی، سرعت حرکت آن‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهد و در بهترین حالت می‌توانند ۰.۸ طول بدن خود را رد یک ثانیه بپیمایند.

با این حال ستون فقرات LEAP به محققین اجازه داده تا سرعت همین ربات نرم را به ۲.۷ طول بدن در ثانیه برسانند؛ یعنی تقریبا ۳ برابر سریع‌تر. این طرح مفهومی از ستون فقرات، ۴۵ گرم وزن داشته و نحوه حرکت آن، مشابه ۴ نعل رفت اسب یا یک ۴ پاست. به گونه‌ای که همواره دو پای آن روی زمین است و دو پای دیگر هیچ تماسی با سطح زمین ندارد.

چنین تحرکی به این ربات نرم اجازه می‌دهد تنها به فکر خنثی کردن اصطکاک دو پا باشند. در نتیجه استفاده از چنین ستون فقراتی به آن‌ها اجازه می‌دهد، شیب‌هایی را بپیمایند که دیگر ربات‌های نرم نمی‌توانند. همچنین استفاده از آن‌ها زیر آب نیز امکان‌پذیر است و سرعت ماهی‌های رباتی را از ۳۲ درصد تا ۱۲۲ درصد افزایش می‌دهد. اما چه چیزی باعث می‌شود سرعت این ربات‌ها با این ستون فقرات تا این حد افزایش داشته باشد؟

چنین سرعتی تنها به کمک ستون فقرات «Bistable» رخ می‌دهد. به صورت ساده می‌توان گفت که ستون فقرات LEAP مشابه یک کلید کار می‌کند؛ یا در یک حالت است یا در آن‌ها حالت نیست. محققین توانسته‌اند دو حالت پایدار برای این ستون فقرات در نظر بگیرند و به سرعت بین این دو حالت تعویض کنند. یک کانال سیلیکونی نیز هسته مرکزی این ربات را تشکیل می‌دهد که با حرکت هوا در آن، انرژی زیادی آزاد می‌کند.

انتقال هوا بین این کانال سیلیکونی، انرژی زیادی را رها می‌کند که باعث می‌شود ربات نرم نیروی لازم برای رها شدن از سطح زمین را به دست بیاورد. رها شدن از سطح زمین به ربات این توانایی را می‌دهد تا ۴ نعل حرکت کرده و تنها ۲ پای خود را روی سطح زمین قرار دهد. همانطور که در ویدیو هم مشاهده کردید، زمانی که پاهای جلویی این ربات به زمین می‌رسد ستون فقرات انحنا پیدا کرده و پاهای عقب را به هوا پرت می‌کند. با زمین خوردن پاهای عقبی، کمر ربات دوباره خم شده و باعث می‌شود بدن او مسافت بیشتری را با هر بار جهش، بپیماید.

ربات‌های نرم

نکته مهمی که در ساخت ستون فقرات LEAP حائز اهمیت است، مقیاس‌پذیری آن است. این ربات را می‌توان در ابعاد یک حیوان واقعی یا حتی یک انسان نیز ساخت. محققین می‌گویند ربات LEAP در ابعاد نانو نیز ساخته می‌شود تا برای مثال داخل بدن به دنبال بیماری‌ها بگردند. در ابعاد انسانی اما ربات‌های نرم با این نوع ستون فقرات امکان پروتزهای فعال را به کاربران می‌دهند و تا ۱۰ کیلو نیز وزن تحمل کنند.

در ادامه این محققین امیدوارند ربات‌هایی با چند حالت پایداری توسعه دهند تا از پس حرکات پیچیده‌تر نیز برآیند. یکی دیگر از کاربردهای آن می‌تواند اتصال ستون فقرات LEAP به موتورها برای سیستم‌های نوماتیک باشد.

نظرات ۰

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود

Digiato

رمزتان را گم کرده‌اید؟ ورود با گوگل

Digiato

ورود با گوگل