پمپ شکل‌پذیر، قلبی منعطف برای روبات های نرم

پمپ شکل‌پذیر، قلبی منعطف برای روبات های نرم به شمار می‌رود؛ همکاری بین پژوهشگران آزمایشگاه تحقیقاتی ارتش ایالات متحده و دانشگاه کرنل به طراحی پمپی شکل‌پذیر و کشسان منتهی شده است که با استفاده از نیروهای مغناطیسی و هیدرودینامیک، سیستم گردش داخلی برای روبات های نرم فراهم می‌آورد.

راب شپرد، استاد مهندسی مکانیک و هوافضای دانشگاه کرنل، توضیح می‌دهد: «کارکرد این پمپ‌های نرم شباهت زیادی به قلب و رگ‌های خونی انسان‌ها دارد. پیش از این در مورد خون روباتی صحبت کرده بودیم؛ حالا هم قلب روباتی ساخته‌ایم؛ ترکیب این دو می‌تواند ماشین‌هایی واقع‌گرایانه‌تر در اختیارمان بگذارد.» در واقع این پمپ شکل‌پذیر، قلبی منعطف برای روبات های نرم، پدید آورده است که باعث بهبود عملکرد این روبات‌ها می‌شود.

مقاله‌ی مذکور به نام Magnetohydrodynamic Levitation for High-Performance Flexible Pumps در ژورنال Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است. نویسنده اصلی مقاله یائوف ماتیا، پژوهشگر و دانشجوی پست‌دکتری، می‌باشد.

آزمایشگاه روباتیک ارگانیک شپرد تا کنون از ترکیب‌های نرم برای طراحی آیتم‌های گوناگون استفاده کرده است که از جمله‌ی آن‌ها می‌توان به پوست حسگر با قابلیت کشسانی، صفحه‌نمایش‌های بریل مبتنی بر اشتعال و همچنین، لباس‌هایی اشاره کرد که بر عملکرد ورزشی کاربر نظارت دارند. از جمله اختراعات دیگر این آزمایشگاه، مجموعه‌ای از روبات های نرم هستند که قادر به راه رفتن، خزیدن، شنا کردن و تعریق هستند. بسیاری از ابداعات این آزمایشگاه در مراقبت از بیماران و توانبخشی به کار رفته‌اند.

روبات های نرم، درست مانند حیوانات، به یک سیستم گردش داخلی نیاز دارند تا بتوانند انرژی ذخیره کنند و به اجزای بدن خود نیرو برسانند. پمپ شکل‌پذیر، قلبی منعطف برای روبات های نرم، به شمار می‌آید که همه این قابلیت‌ها را پدید می‌آورد.

این پمپ الاسترومری از یک لوله‌ی سیلیکونی نرم تشکیل شده است که در قسمت بیرونی، تکه سیم‌هایی (به نام سولنوئید) دارد. شکاف بین سیم‌ها قابلیت انعطاف و کشسانی به لوله می‌دهد. داخل لوله، یک آهن‌ربای مرکزی جامد وجود دارد که توسط سیالات مغناطیسی احاطه شده است؛ این سیالات، در صورت رویارویی با یک میدان مغناطیسی، سفت شده و به این طریق، آهن‌ربای مرکزی را سر جایش نگه می‌دارند. بسته به شرایط میدان مغناطیسی، آهن‌ربای مرکزی می‌تواند مانند یک پیستون شناور، به جلو و عقب حرکت کند و با نیرویی مداوم و پیوسته، سیالات را به سمت جلو حرکت دهد (مثل آب و قطرات روغن).

شپرد می‌گوید: «فشار و نرخ گردش این پمپ ۱۰۰ برابر بیشتر از پمپ‌های نرم دیگر است. اما عملکردش یک‌دهم پمپ‌های سخت است؛ بدین معنی که روغن‌های خیلی چسبنده را نمی‌تواند با نرخ گردش بالا حرکت دهد و به جلو براند.»

پژوهشگران نشان داده‌اند که این پمپ، حتی با تغییر عمده شکل، می‌تواند عملکردش را حفظ کند. طی آزمایشات، پارامترهای عملکرد پمپ رهگیری شدند تا در آینده، به ساخت و تنظیم روبات‌های مختلف و سفارشی کمک کنند.

شپرد در انتها می‌گوید: «تعیین روابط بین پارامترها و مقیاس آن‌ها اهمیت دارد، چون وقتی بخواهیم پمپ جدیدی با کارکرد متفاوت بسازیم، می‌دانیم قطر و طول لوله‌اش را چطور و چقدر تغییر دهیم.» پمپ شکل‌پذیر، قلبی منعطف برای روبات های نرم ساخته که باعث بهبود عملکرد آن‌ها شده و علاو‌بر این پمپ جدید، قابلیت قرارگرفتن در بدن روبات را دارد.

جدیدترین اخبار هوش مصنوعی ایران و جهان را با هوشیو دنبال کنید