توسعه رباتی که می‌تواند خودش را در عرض یک دقیقه ترمیم کند [تماشا کنید]

ربات‌های نرم می‌توانند ساختار خود را تغییر دهند، اما به‌دلیل موادی که با آن ساخته می‌شوند، مستعد آسیب زیادی هستند. اما حالا مهندسان دانشگاه «کرنل» در شهر دانشگاهی ایتاکا در ایالت نیویورک، ربات نرمی ساخته‌اند که پس از تشخیص آسیب یا جراحت، توانایی ترمیم خود را دارد.

تیم تحقیقاتی به سرپرستی «راب شپرد»، دانشیار مهندسی مکانیک و هوافضا می‌خواستند رباتی بسازند که بتواند با کمک حسگرهای نوری و مواد کامپوزیتی، آسیب خود را تشخیص دهد. آن‌ها حسگرها و مواد را با یکدیگر ترکیب کردند تا این ربات نرم خود ترمیم شونده را بسازند.

محققان این ربات را به‌گونه‌ای ساخته‌اند که حتی در صورت آسیب‌دیدن نیز بتواند برای مدت زمان زیادی کار کند. شپرد توضیح می‌دهد:

«آزمایشگاه ما همیشه در تلاش است تا ربات‌ها را بادوام‌تر و چابک‌تر کند، بنابراین آن‌ها با قابلیت‌های بیشتری کار می‌کنند. مسئله این است که اگر ربات‌ها را مجبور کنید تا برای مدت طولانی‌تری کار کنند، آسیب‌(های) آن‌ها روی هم انباشته می‌شوند. بنابراین چگونه می‌توانیم به آن‌ها اجازه دهیم با آسیب خود مقابله کرده یا آن را تعمیر کنند؟»

نحوه ساخت ربات خودترمیم‌شونده

شپرد و تیم او خاطرنشان کرده‌اند که ربات ابتدا باید از آسیب خود مطلع شود تا بداند که نیاز به تعمیر دارد. او از حسگرهای فیبر نوری قابل کشش آزمایشگاه رباتیک ارگانیک خود برای ساخت ربات‌های نرم و سایر قطعات ضروری آن استفاده کرد. سنسورها به روش‌های مختلفی در این ر‌بات استفاده شده‌اند؛ از جمله در طراحی پوسته قابل کشش آن.

نورهای LED از طریق یک موجبر نوری، برای هدایت نور ارسال می‌شوند. سپس یک فتودیود تغییرات شدت پرتو را تشخیص می‌دهد تا مشخص کند که چه زمانی ماده تغییر شکل داده یا آسیب پیدا کرده است. موجبرها حتی اگر سوراخ یا بریده شده باشند نیز می‌توانند نور را از خود عبور دهند.

محققان سنسورها را با یک ماده انعطاف‌پذیر به نام الاستومر اوره پلی یورتان ترکیب کردند که پیوندهای هیدروژنی را برای بهبود سریع و تبادل دی‌سولفید را برای استحکام بیشتر ترکیب می‌کند. ادغام این مواد با یکدیگر منجر به سیستمی تحت عنوان SHeaLDS (راهنمای نور خودترمیم‌کننده برای حس پویا) می‌شود.

محققان SHeaLDS را در یک ر‌بات نرم نصب کردند تا بتوانند نحوه عملکرد آن را نشان دهند. این ربات شبیه یک ستاره دریایی چهارپا است و کنترل بازخورد نیز در آن نصب شده. محققان در آزمایش خود یکی از پاهای این ر‌بات را شش بار سوراخ کردند و هر بار توانست آسیب خود را تشخیص دهد و در عرض یک دقیقه خودش را ترمیم کند.

هرچند این ربات بادوام است، اما کاملاً شکست‌ناپذیر نیست. شپرد توضیح می‌دهد که آن‌ها خواصی شبیه به گوشت انسان دارند، بنابراین در مقابل سوختن یا چیزهایی که اسید یا گرما دارند، آسیب‌پذیر هستند، زیرا خواص شیمیایی ربات را تغییر می‌دهند.