در دنیای رباتیک، پیشرفت‌های شگرفی صورت گرفته، از ربات‌های هوشمند گرفته تا دستگاه‌های خودران. اما آیا تاکنون به رباتی فکر کرده‌اید که بدون نیاز به هوش مصنوعی یا یک واحد کنترل مرکزی، به حرکت ادامه دهد؟ گروهی از دانشمندان هلندی موفق به طراحی و ساخت چنین رباتی شده‌اند؛ دستگاهی که تنها با جریان هوا حرکت می‌کند. در این مقاله، به بررسی این نوآوری جذاب، چالش‌ها، و تأثیرات احتمالی آن خواهیم پرداخت.
رباتیک الهام گرفته از فیزیک طبیعی
اکثر ربات‌های موجود برای حرکت به سیستم‌های پیشرفته کنترل و برنامه‌ریزی نیازمند هستند، اما این پیچیدگی‌ها مشکلات متعددی از جمله واکنش‌های کند و حرکات غیرطبیعی را به وجود می‌آورند. تیم دانشمندان مؤسسه فیزیک مولکولی و اتمی آمستردام، به سرپرستی دکتر آلبرتو کومورتو، موفق به ساخت رباتی کاملاً متفاوت شده‌اند که حرکات خود را به صورت خودکار و طبیعی تنظیم می‌کند.
مهندسی حرکات الهام گرفته از جریان هوا
کشف اصلی از یک آزمایش تصادفی در آزمایشگاه آغاز شد، جایی که خم کردن یک لوله باعث ایجاد لرزش‌های شدید و حرکات تکراری آن شد. کومورتو و تیمش متوجه شدند که این حرکت نتیجه تعامل فشار هوا داخل لوله و وضعیت فیزیکی آن است. با شبیه‌سازی این فرایند، حرکات دوره‌ای و نامتقارن لوله به ساختار طراحی ربات منتقل شد. این نوع “هماهنگی طبیعی” یادآور حرکات بیولوژیکی موجودات زندۀ مختلف است.
مشخصات طراحی: از چاپ سه‌بعدی تا سیستم‌های ساده
طراحی بدنه ربات با استفاده از چاپ سه‌بعدی انجام شده و از چهار لوله پلاستیکی به عنوان پاهای ربات استفاده شده است. این لوله‌ها به گونه‌ای طراحی‌شده‌اند که با تغییر فشار هوای ورودی، نوسانات آن‌ها تنظیم شود و حرکت ربات کنترل گردد. این کاملاً متفاوت از ربات‌هایی است که نیازمند هماهنگی دستی برای هر اندام هستند.
رفتار تطبیقی: دویدن روی زمین، شنا در آب
این ربات توانایی بی‌نظیری در انطباق با محیط‌های متفاوت دارد. هنگام دویدن روی زمین، پاها به هماهنگی کامل دست یافته و حرکتی مشابه به آهوی جهنده ایجاد می‌کنند. در آب، ربات با تغییر حالت حرکات لوله‌ها، قدرت شناور شدن و “شناکردن شبیه به سگ” را به نمایش می‌گذارد. این ویژگی‌ها می‌تواند رویکرد جدیدی در طراحی‌های آینده ربات‌های زیست‌الهام ارائه دهد.
حل چالش انرژی مصرفی
یکی از مهم‌ترین موانع پیش روی این پروژه، مصرف انرژی بالای آن بود. ربات اولیه برای تأمین حرکت خود به منبع خارجی و نرخ مصرف حدود ۸۵ وات انرژی نیاز داشت. این مانع باعث شد تیم تحقیقات تغییراتی در طراحی اعمال کند. با کم کردن تعداد پاها به دو و بهینه‌سازی فشار عملکرد، مصرف انرژی به ۰.۰۶ وات در هر پا کاهش یافت و امکان استفاده از باتری‌های داخلی کوچک به وجود آمد.
ارتقای عملکرد ربات با حسگرهای نوری
در نسخه‌های پیشرفته‌تر، حسگرهای نوری ساده‌ای به ربات متصل شده‌اند که توانایی تشخیص نور را به آن می‌دهند. این ویژگی به ربات اجازه می‌دهد در محیط‌های متنوع حرکت کرده و حتی به دنبال منبع نور حرکت کند. چنین امکاناتی پتانسیل بالایی برای کاربردهای صنعتی، امدادی و حتی آموزشی دارند.
چالش کنترل دقیق رفتار
بزرگ‌ترین چالش تیم تحقیقاتی همچنان کنترل دقیق رفتار ربات است. هنگامی که ربات به موانع برخورد می‌کند، حرکاتی پیش‌بینی نشده و نه‌چندان دقیق از خود نشان می‌دهد. پژوهشگران درحال کار روی ارتقای الگوریتم‌های حرکتی طبیعی هستند تا بتوانند ویژگی‌های خاص‌تری به عملکرد آن اضافه کنند.
کاربردهای آینده: از رباتیک تا قلب مصنوعی
هدف پژوهشگران تنها به حرکت ربات محدود نمی‌شود. آن‌ها درحال توسعه قلب مصنوعی نرمی هستند که با جریان و فشار خون خود تطبیق پیدا کرده و بدون نیاز به به‌روزرسانی دائمی کار کند. چنین فناوری‌هایی می‌توانند نه‌تنها در رباتیک بلکه در حوزه پزشکی تکامل چشم‌گیری پدید آورند.
نتیجه‌گیری نهایی
این پروژه به خوبی نشان می‌دهد که چگونه الهام‌گیری از طبیعت و ترکیب آن با فناوری‌های نوین می‌تواند مشکلات سنتی طراحی ربات‌ها را حل کند. چنین نوآوری‌هایی افق‌های جدیدی را برای حوزه رباتیک باز می‌کنند؛ از تولید ربات‌های ارزان و ساده‌تر تا دستگاه‌هایی که به طبیعت نزدیک‌تر هستند.
نظر شما در این مورد چیست؟ چه کاربردهایی دیگر می‌توان برای ربات‌های اینچنینی تصور کرد؟ دیدگاه‌های ارزشمند خود را در بخش نظرات با ما در میان بگذارید و در بحث شرکت کنید.
دیدگاه ها