ربات مینیاتوری، ترمیناتوری واقعی با قابلیت تغییر از حالت جامد به مایع

دانشمندان یک ربات مینیاتوری جدید ساخته‌اند که می‌تواند مایع شده و سپس به شکل اولیه خود بازگردد. به گفته محققان، این فناوری شاهکاری است که روزی می‌تواند برای مونتاژ و تعمیر مدارها در مناطق صعب‌العبور مورد استفاده قرار گیرد.

به گزارش هوشیو، محققان یک ربات مینیاتوری ساخته‌اند که می‌تواند ذوب شود و سپس به شکل اولیه خود بازگردد. این قابلیت به ربات مذکور این امکان را می‌دهد که وظایف خود را در فضاهای تنگ انجام داده یا حتی از پشت میله‌ها فرار کند. تیم تحقیق تحرک و توانایی‌های شکل‌دهی این ربات را پس از آزمایش در مجله Matter منتشر کردند.

اگرچه این نوع ربات ممکن است بخشی از یک فیلم علمی‌تخیلی به نظر برسد، اما در‌‌واقع برای ساخت آن از موجودات دنیای واقعی الهام گرفته شده است. منبع الهام تیم مهندسان برای طراحی و ساخت این مینی‌ربات ذوب‌شده و تغییر شکل‌دهنده، موجود آبزی با نام «خیار دریایی» بوده. Carmel Majidi، نویسنده ارشد و مهندس مکانیک از دانشگاه کارنگی ملون می‌گوید‌: «خیارهای دریایی می‌توانند به‌سرعت و به‌صورت برگشت‌پذیری حالت سفتی خود را تغییر دهند. چالش پیش‌روی ما به‌عنوان مهندس، طراحی سیستمی بود که بتواند فرایندها و ساختارهای طبیعی بدن این حیوان را در سیستم‌های مواد نرم تقلید نماید.»

ر‌بات‌های سنتی سفت و سخت هستند، بنابراین همیشه نمی‌توانند در فضاهای کوچک مانور دهند. از سوی دیگر، ربات‌های نرم انعطاف‌پذیرتر هستند، اما معمولا عملکرد ضعیف‌تری داشته و کنترل آن‌ها سخت‌تر است. بنابراین، برای ایجاد یک ماده قوی و انعطاف‌پذیر، این تیم ماده‌ای را ایجاد کردند که بتواند بین حالت مایع و جامد جابه‌جا گردد.

برای دست‌یابی به این شاهکار، محققان ربات خود را از فلزی به نام گالیوم ساختند که نقطه ذوب پایینی در حدود ۸۶ درجه فارنهایت دارد، و ذرات مغناطیسی را درون آن جاسازی کردند. به‌دلیل وجود این ذرات، دانشمندان می‌توانند ربات‌‌ها را با آهنربا کنترل کنند و آن‌ها را به حرکت، ذوب یا کشش وادار نمایند.

ربات‌ها برای تغییر فاز یک ماده (مثلاً از مایع به جامد)، از یک میدان مغناطیسی با القای تغییر دما استفاده می‌کنند. این فرایند باعث تولید الکتریسیته در داخل فلز گردیده و دمای آن را افزایش می‌دهد. درنتیجه تغییر دما مواد وارد مرحله انتقال فاز می‌شوند، پس از اتمام انتقال مواد را می‎توان دوباره سرد و جامد کرد. تیم تحقیقاتی اختراع خود را «ماشین انتقال فاز جامد-مایع مغناطیسی فعال» می‌نامند.

در یک سری از آزمایش‌ها، ربات جدید نشان داده که می‌تواند تا ۲۰ برابر طول بدن خود بپرد، از دیوارها بالا رود، صفحه‌مدار خود را لحیم کرده و از یک زندان ساختگی فرار کند. بر‌اساس این مطالعه، این ربات مینیاتوری می‌تواند در حالت جامد خود جسمی در حدود ۳۰ برابر وزنش را تحمل نماید.

محققان می‌گویند این فناوری ممکن است در زمینه زیست‌پزشکی کاربرد داشته باشد. در یک آزمایش رباتیک از این دستگاه برای برداشتن توپ از معده مدل انسان استفاده گردیده است. در این آزمایش ربات مذکور قادر است به‌سرعت به حالت مایع ذوب گردد، توپ داخل محوطه را احاطه کرده، مجددا به حالت جامد تبدیل شود و توپ را از درون مدل دور نماید. این آزمایش به‌خوبی نشان می‌دهد که این ربات‌ها می‌توانند در‌آینده، برای اعمال جراحی ظریف مورد‌استفاده قرار گیرند. در آزمایش مذکور محققان از گالیوم استفاده کردند، اما معده واقعی یک انسان دمایی در حدود ۱۰۰ درجه فارنهایت دارد که بالاتر از نقطه ذوب این فلز است. نویسندگان می‌گویند که فلزات بیشتری را می‌توان به ماده اضافه کرد تا نقطه ذوب آن را افزایش داد.

Nicholas Bira، مهندس رباتیک در دانشگاه هاروارد که در این مطالعه شرکت نداشت، به New Scientist’s می‌گوید: «این یک ابزار قانع‌کننده است» در‌حالی‌که محققان رباتیک نرم اغلب درحال ایجاد مواد جدید هستند، او به این نشریه می‌گوید: «نوآوری واقعی در آینده در ترکیب این مواد مختلف نوآورانه نهفته است.»

تیم توسعه‌دهنده این ربات می‌گوید: «در‌آینده، ربات‌های گالیومی می‌توانند به مونتاژ و تعمیر مدارهای صعب‌العبور کمک کنند یا با ذوب‌شدن و قرار‌گرفتن در یک سوکت، عملکردی همانند یک پیچ از خود به نمایش بگذارند. قابلیت تبدیل به شکل یک پیچ می‌تواند، این ربات را به ابزار مهمی برای تعمیر و مونتاژ الکترونیکی تبدیل سازد. Li Zhang ‎، مهندس مکانیک دانشگاه چینی هنگ‌کنگ که در این مطالعه شرکت نداشت، به New Scientist’s می‌گوید: «قبل از اینکه ربات بتواند در بدن یک فرد زنده استفاده شود، دانشمندان باید چگونگی ردیابی موقعیت آن را در بدن بیمار بیابند.»

Majidi می‌گوید: « باید تحقیقات بیشتری برای کشف چگونگی استفاده از ربات‌ها در زمینه‌های زیست‌پزشکی انجام شود. آزمایشاتی که تاکنون انجام شده، تنها اثبات مفهوم بوده و باید تحقیقات بیشتری برای کشف چگونگی استفاده از ربات‌ها برای مصارفی همچون دارورسانی یا حذف اجسام خارجی انجام گردد.