توسعه یک ربات با قابلیت خودترمیمی در عرض یک دقیقه
ربات‌های نرم توانایی تغییر ساختار خود را دارند، اما به دلیل موادی که با آن ساخته شده‌اند، می توانند به راحتی آسیب ببینند. اما اخیرا مهندسان دانشگاه کرنل نیویورک، ربات نرمی را ساختند که پس از تشخیص آسیب یا جراحت، توانایی بهبود خود را دارد.
به گزارش آی ای، این تیم به رهبری راب شپرد، دانشیار مهندسی مکانیک و هوافضا در مهندسی دانشگاه کرنل، می‌خواستند رباتی بسازند که بتواند آسیب را با استفاده از حسگرهای نوری و مواد کامپوزیتی تشخیص دهد. آنها حسگرها و مواد را با هم ترکیب کردند تا ربات نرم خودترمیم شونده را بسازند.
محققان این ربات نرم را به گونه‌ای ساخته‌اند که حتی اگر آسیب دیده باشد، بتواند مدت بیشتری کار کند. شپرد گفت: آزمایشگاه ما همیشه در تلاش است تا ربات‌ها را بادوام‌تر و چابک‌تر بسازد تا آنها بتوانند طولانی‌تر کار کنند و قابلیت‌های بیشتری داشته باشند. موضوع این است که اگر ربات‌ها را مجبور کنید برای مدت طولانی کار کنند، آسیب زیادی به آنها وارد میشود. بنابراین چگونه می‌توانیم به آنها اجازه دهیم که این آسیب را تعمیر یا با آن مقابله کنند؟
شپرد و تیمش خاطرنشان کردند که ربات ابتدا باید تشخیص دهد که آسیبی وجود دارد تا بداند که نیاز به تعمیر دارد. آنها از حسگرهای فیبر نوری قابل کشش آزمایشگاه رباتیک ارگانیک خود برای ساخت ربات‌های نرم و سایر قطعات ضروری استفاده کردند. حسگرها به روش‌های مختلفی از جمله در طراحی پوسته قابل کشش استفاده شده‌اند.
نورهای ال ای دی از طریق یک موجبر نوری، (ساختاری برای هدایت نور) ارسال می‌شوند. سپس، یک فتودیود تغییرات در شدت این پرتو را تشخیص می‌دهد تا مشخص کند که چه زمانی این ماده تغییر شکل داده یا آسیب دیده است. موجبرها حتی اگر سوراخ یا بریده شده باشند، همچنان می‌توانند نور را از خود عبور دهند.
این تیم تحقیقاتی حسگرها را با یک الاستومر اوره پلی یورتان ترکیب کرد. ادغام این مواد با هم به توسعه SHeaLDS منجر شد. SHeaLDS یک راهنمای نوری خودترمیم شونده برای حسگر پویا است.
SHeaLDS در برابر آسیب مقاوم است و می‌تواند از بریدگی‌ها بدون دخالت خارجی خود ترمیم شود. محققان SHeaLDS را در یک ربات نرم نصب کردند تا نحوه عملکرد آن را نشان دهند. این ربات شبیه یک ستاره دریایی چهار پا بود و کنترل بازخورد نیز در آن نصب شده بود.
محققان یکی از پاهای ربات را ۶ بار سوراخ کردند که هر بار توانست آسیب را تشخیص دهد و خود را ترمیم کند. فقط یک دقیقه طول کشید تا ربات خودش را ترمیم کند. همچنین می‌توانست راه رفتن خود را به‌طور خودکار پس از احساس آسیب تطبیق دهد.
اگرچه این ربات بادوام است، اما کاملاً نشکن نیست. شپرد گفت: آنها خواصی مشابه جسم انسان دارند. شما در اثر سوختن یا چیزهایی که اسید یا گرما دارند، خوب نمی‌شوید، زیرا این خواص شیمیایی را تغییر می‌دهد. اما ما می‌توانیم کار خوبی برای بهبودی بریدگی‌ها انجام دهیم.
آنها امیدوارند که ربات در آینده دارای توانایی‌های خود درمانی باشد، اما بتواند وظایف بیشتری را نیز انجام دهد. در نهایت، آنها رباتی بسیار بادوام خواهند ساخت که دارای پوست خودترمیم شونده است، اما از همان پوست برای احساس محیط اطراف خود استفاده می‌کند تا بتواند کارهای بیشتری را انجام دهد.
یافته‌های این مطالعه در مجله "Science Advance" منتشر شد.