الهام از کرم ابریشم برای ساخت ربات امداد و نجات

تقلید از طبیعت آنقدر به کمک بشر آمده است که این روزها به آن به عنوان یک علم نگاه می‌شود. به این ترتیب نگاه به آینده و طراحی نسل جدید بسیاری از فناوری‌های فعلی آن هم با الگوبرداری از طبیعت، آنقدر برای بشر اطمینان خاطر به همراه داشته است که دیگر کسی نمی‌تواند جلودار آن باشد.

کد خبر: ۴۰۴۳۵۲

عرصه‌هایی که این دانش درنوردیده است از تنوع قابل توجهی برخوردار است. در این میان ربات‌ها نه تنها از جذابیت خاصی برخوردارند، بلکه ظرفیت چشمگیری نیز در به کارگیری دانش تقلید از طبیعت یا همان بایوممتیک (Biomemetic) در ایجاد تغییر و تحول در آن به چشم می‌خورد. ربات‌های که راه می‌روند، پرواز می‌کنند و حتی شنا می‌کنند. در تمامی این موارد طبیعت و بخصوص حشرات الگوی اصلی دانشمندان بوده‌اند. عنکبوتیان، حشرات پرنده و همچنین ربات‌هایی که توانایی قابل توجهی در شنا کردن روی سطح آب دارند، الهام‌بخش اصلی دانشمندان در این عرصه بوده‌اند.

در تازه‌ترین ماجراجویی در این زمینه دانشمندان به سراغ کرم ابریشم رفته‌اند. این حشره با برخورداری از بدنی کاملا نرم و فوق‌العاده انعطاف‌پذیر می‌تواند خود را به هر جهتی متمایل کند. گذشته از این سرعت بالای حشره در حرکت روی سطوح مختلف، دانشمندان را بر آن داشته تا به دنبال راز و رمز این حرکت سریع باشند. پیدا کردن پاسخ‌های مورد نظر به چندین پرسش مطرح شده درخصوص این حشره راهگشای طراحی و ساخت نسل متفاوتی از ربات‌های خزنده خواهد بود. این ربات‌ها همچون کرم ابریشم روی سطوح مختلف و بعضا ناپایدار به حرکت خود ادامه داده و این در حالی است که می‌توانند با توجه به شرایط محیطی و نیاز کاربران تا حد زیادی بر سرعت خود بیفزایند. ربات‌هایی که بر این مبنا طراحی می‌شوند به اصطلاح براحتی هر چه تمام وول می‌خورند. همین ویژگی می‌تواند آنها را در موارد بسیار متعددی به نیروهای کاربردی و تاثیرگذار تبدیل کند.

نگاهی به محیط اطراف بخوبی روشنگر این موضوع است که از میلیون‌ها سال پیش طبیعت و هر آنچه که درون آن وجود داشته ظرفیت تبدیل شدن به الگویی مناسب جهت طراحی و ارائه فناوری‌های متعدد را داشته است. تنوع زیستی در طبیعت و بخصوص در دنیای جانوری تا آن حد بوده که عرصه‌هایی همچون دانش رباتیکی هر لحظه دچار پوست‌اندازی می‌شود. اکنون نیز نوبت به یکی از همین پوست‌اندازی‌ها رسیده است. مطالعات دانشمندان نشان می‌دهد برخی از انواع کرم‌های ابریشم از توانایی خیره‌کننده‌ای در تبدیل شدن به ساختاری چرخ مانند و حرکت سریع روی سطوح مختلف برخوردارند. اگر بر این توانمندی دقیق‌تر شویم متوجه این نکته می‌شویم که سرعت این نوع کرم‌ها در پاره‌ای از موارد آنقدر سریع می‌شود که برای عقب نماندن از آنها باید گام‌های بلندتری برداریم. این یک استراتژی خیره‌کننده برای در امان ماندن از دشمن است. نتیجه دقت کردن در طبیعت این کرم‌ها و الگوبرداری از نحوه زندگی و حرکت آنها به طراحی و ساخت نوعی ربات موسوم به GoQBot شده است. این ربات تنها حدود 7 سانتیمتر طول دارد و با برخورداری از بدنی نرم و فوق‌العاده انعطاف‌پذیر، آغازگر راهی طولانی و پیچیده در آینده علم خواهد بود. مسیری که در آن تنوع چشمگیری از ربات‌ها آن هم با برخورداری از قابلیت‌ های مختلف، طراحی و ساخته خواهد شد.

طراحان GoQBot کارکرد اصلی این ربات را در امداد و نجات به حادثه‌دیدگان وقایعی نظیر زمین‌لرزه‌های
ویرانگر می‌دانند

اما اکنون این پرسش مطرح می‌شود که برای GoQBot چه کاربرد کلی تعریف شده است؟ محققانی که این فناوری نوین را طراحی کرده‌اند استفاده از آن در امور امداد و نجات را به عنوان کارکرد اصلی آن در نظر گرفته‌اند، البته با توجه به این نکته که در ساختار این ربات و نسخه‌های تکمیلی آینده آن از سیستم‌های پیچیده تشخیص و ردیابی نیز بهره گرفته می‌شود. گرچه در سال‌های اخیر نمونه‌های مختلفی از ربات‌های خزنده یا به بیان بهتر وول خورنده طراحی و ارائه شده‌اند، اما این برای نخستین بار است که کرم ابریشم به عنوان مبنای اصلی چنین تحقیقاتی در نظر گرفته می‌شود. در این پروژه ویژگی منحصربه‌فرد این کرم که به آن چرخش پرتابی گفته می‌شود مدنظر قرار گرفته است. این تکنیک حرکتی که برای کرم ابریشم بیشتر شبیه یک استراتژی مؤثر حرکتی در مصون ماندن از نیروهای دشمن است، یکی از سریع‌ترین رفتارهای چرخشی در طبیعت به شمار می‌آید. محققانی از دانشگاه تافت این ربات جدید را طراحی کرده‌اند.

های تی، سرپرست دانشمندان در این پروژه می‌گوید: ربات GoQBot بخوبی ثابت کرده است که می‌توان از طبیعت به عنوان راه حلی مطمئن جهت غلبه بر بسیاری از مشکلات استفاده کرد. این ربات می‌تواند بدن خود را تغییر داده و به اشکال گوناگونی درآورد. همین قابلیت مهم است که آن را به عنوان یک ربات کاربردی و چند منظوره معرفی می‌کند. از استفاده در امور امداد و نجات گرفته تا بازبینی دقیق نقاط مختلف ساختمان‌ها و همچنین نظارت بر محیط زیست، همگی از مهم‌ترین کاربردهایی است که برای این ربات تعریف شده است. هم اکنون ارزیابی دقیق محیط زیست در مناطق پرخطر جهان یکی از دغدغه‌های اصلی دانشمندان به شمار می‌آید و اکنون می‌توان به مثمرثمر بودن این ربات و فناوری‌های دیگری از این دست امیدوار بود. در مواردی نظیر وقوع سونامی‌های خانمان‌برانداز که دسترسی به نقاط آسیب‌دیده ممکن است تا هفته‌ها به طول انجامد، استفاده از این ربات صرفه‌جویی قابل توجهی در انرژی و زمان مورد نیاز برای کمک به آسیب‌دیدگان به همراه خواهد داشت. ساختار کلی این ربات به‌گونه‌ای است که براحتی در میان انبوهی از آوار خشک و خیس به حرکت چرخشی ـ پرتابی خود ادامه می‌دهد. یکی از نکات جالب توجه درخصوص این ربات سرعت عمل آن در تبدیل شدن به یک سازه چرخی شکل از یک سطح صاف و ساده است. این فرآیند تنها در 100 میلی ثانیه صورت می‌گیرد. GoQBot توانایی حرکت با سرعت نیم متر بر ثانیه را دارد. این یک رکورد جالب توجه برای رباتی است که پیش از این نمونه قابل رقابتی از آن ارائه نشده است. استفاده از سیلیکون به عنوان ماده اولیه و بنیادین در ساختار این ربات نشانگر توجه دانشمندان پروژه به تازه‌ترین دستاوردهای علم مواد است. علاوه بر این از 5 تابشگر مادون قرمز نیز استفاده شده است. این تابشگرها به ربات در حرکت سه بعدی، آن هم با سرعت قابل توجه کمک زیادی می‌کند.

GoQBot را باید آغازگر یک تلاش هیجان انگیز به شمار آورد. در صورتی که این ربات آزمون‌های متعدد را با موفقیت پشت سربگذارد می‌توان آن را تحولی شگرف در دانش امروز رباتیک به شمار آورد. وقوع حوادث وقایعی نظیر زمین‌لرزه‌های مهیب و ویرانگر و همچنین سونامی‌های هند و ژاپن دانشمندانی را که در این عرصه فعالیت دارند وادار به تحرک بیشتری کرده است.