ساخت ربات تغییر شکل دهنده از جامد به مایع به کمک پژوهشگر ایرانی

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما؛ دانشمندان پیشرفتی در حوزه رباتیک داشته‌اند و موفق به ساخت رباتی تغییر شکل دهنده شده‌اند که می‌تواند از حالت مایع به فلز و بالعکس تغییر حالت دهد تا در محیط‌های سخت بدون مشکل حرکت کند.

این ربات‌های کوچک که برای ساخت آن‌ها از خیار دریایی الهام‌گرفته شده است می‌توانند هم نرم و هم سخت باشند و بر محدودیت‌های ربات‌هایی که تنها یک حالت دارند، غلبه کنند؛ بنابراین پتانسیل ارائه خدمات کاربردی بیشتری در زمینه‌هایی مانند مونتاژ الکترونیک و حتی پزشکی دارند.

این ربات‌ها می‌توانند مسیر‌های دارای موانع را طی کنند، مواردی را به مدل‌هایی از معده انسان برسانند و حتی برای فرار از قفس به مایع تبدیل شوند.

مهندس چنگ فنگ پان (Chengfeng Pan) از دانشگاه هنگ‌کنگ در چین می‌گوید: توانایی جابجایی بین حالت مایع و جامد در ربات‌ها، عملکرد آن‌ها را افزایش می‌دهد.

برای طراحی رباتی که بتواند چنین کاری انجام دهد، محققان به ماده‌ای غیرسمی نیاز داشتند که بتواند به راحتی بین حالت نرم و سخت در دمای محیط تغییر حالت دهد. آن‌ها به گالیم روی آوردند، فلز نرمی که نقطه ذوب آن ۲۹.۷۶ درجه سانتیگراد در فشار استاندارد است و این تنها چند درجه کمتر از میانگین دمای بدن انسان است. شما می‌توانید گالیم را تنها با نگه داشتن آن در دست خود ذوب کنید.

محققان یک ماتریس گالیم را با ذرات مغناطیسی ادغام کردند و چیزی ایجاد کردند که آن را «دستگاه انتقال فاز جامد-مایع مغناطیسی فعال» می‌نامند.

کارمل مجیدی، مهندس مکانیک ایرانی از دانشگاه کارنگی ملون، یکی از نویسندگان ارشد مقاله این تیم، می‌گوید: ذرات مغناطیسی در اینجا دو نقش دارند.

یکی از نقش‌ها این است که ذرات مغناطیسی ماده را در برابر یک میدان مغناطیسی متناوب واکنش‌پذیر می‌کنند، بنابراین می‌توانید از طریق القاء، مواد را گرم کنید و باعث تغییر فاز شوید. علاوه بر آن ذرات مغناطیسی به ربات‌ها امکان حرکت و تحرک در پاسخ به میدان مغناطیسی را می‌دهند.

محققان پس از اینکه برگشت‌پذیر بودن انتقال جامد به مایع ربات را آزمایش کردند ربات‌های کوچک خود را از طریق طیف وسیعی از آزمایش‌ها مورد استفاده قرار دادند. ربات‌ها می‌توانند از روی خندق‌های کوچک بپرند، از موانع بالا بروند و حتی برای انجام وظایف مشارکتی در جابجایی اجسام چند بخش شده و دوباره یکپارچه شوند.

آن‌ها یک نسخه انسان‌نمای کوچک نیز ساختند که به شکل یک لگو برای فرار از سلول کوچک زندان، از بین میله‌ها عبور می‌کرد.

سپس، محققان کاربرد‌های عملی آن را بررسی کردند. آن‌ها مدلی از معده انسان ایجاد کردند و ربات را وادار کردند که یک شی کوچک از درون آن را ببلعد و بیرون بیاورد که برای مثال می‌تواند روشی مفید برای استخراج باتری‌های بلعیده شده باشد. آن‌ها سپس این عملیات را معکوس کردند به همان روش جسمی را وارد معده کردند. محققان امیدوارند از این ربات بتوان برای تحویل دارو استفاده کرد.

برای تعمیر مدار، ربات‌ها می‌توانند در مدار‌ها حرکت کنند و روی آن ذوب شوند تا به عنوان رسانا و لحیم کاری عمل کنند و حتی به عنوان یک اتصال دهنده عمل می‌کند، در سوکت‌های پیچ رزوه دار می‌ریزد و جامد می‌شود، بدون اینکه کسی آن را در جای خود ثابت کند، عملکرد پیچ را انجام می‌دهد.

برای کاربرد‌های دنیای واقعی، ماشین انتقال فاز نیاز به تغییراتی دارد. به عنوان مثال، از آنجایی که بدن انسان بالاتر از نقطه ذوب گالیم خالص است، رباتی که برای اهداف زیست پزشکی طراحی شده است، می‌تواند یک ماتریس آلیاژی مبتنی بر گالیم داشته باشد که در عین حفظ عملکرد، نقطه ذوب را افزایش دهد.

به گفته محققان، این موضوع هنوز به طور دقیق مورد بررسی قرار نگرفته است.

مهندس مجیدی می‌گوید: تحقیقات بیشتری در آینده باید انجام شود تا نشان دهد که چگونه می‌توان از این ربات‌ها در زمینه زیست پزشکی استفاده کرد.

به نقل از ساینس‌آلرت، مهندس مجیدی افزود: تحقیقات بیشتری در آینده باید انجام شود تا نشان دهد که چگونه می‌توان از این ربات‌ها در زمینه زیست پزشکی استفاده کرد. آنچه که ما نشان می‌دهیم فقط یک نمایش اثبات مفهوم است، اما مطالعات بسیار بیشتری مورد نیاز است تا چگونگی استفاده از این ربات برای تحویل دارو یا برداشتن اجسام خارجی مشخص شود.

این تحقیق در مجله Matter منتشر شده است.