نسل جدید ربات‌های نرم در راه است

پررنگ‌ترین و دم‌دست‌ترین تصاویری که از ربات به ذهن ما خطور می‌کند، ماشین‌افزارهای معروفی در هیات T-800 (ترمیناتور) یا C-3PO (آدم ماشینی جنگ ستارگان) است، اما ربات‌ها برای این که ربات باشند، احتیاجی به هیبت فلزی درخشان و حرکات خشک و ماشینی ندارند. اگر بخواهیم از چشم برخی محققان دانش رباتیک به قضیه نگاه کنیم، بعضی ربات‌ها حتی می‌توانند به تمام معنا نرم و منعطف باشند.

کد خبر: ۴۹۱۲۱۲

طبیعت پر از مثال‌هایی از کارکردپذیری، بدون هر گونه بخش‌های سفت و سخت و انعطاف‌ناپذیر است. مثلا در اختاپوس ـ که از طریق یک دهانه تنگ و محکم عمل فشردن و له کردن را انجام می‌دهد ـ یا گیاهی مثل ونوس حشره‌گیر ـ که حشره بی‌خبری را با قاپ زدن و بستن فوری تله‌اش شکار می‌کند ـ از چفت و بست و فنر و مدارات متداول در پیکر ماشین‌افزارهای هوشمند خبری نیست.

به این ترتیب ربات‌های نرم می‌توانند از انواع گوناگون لاستیک یا سیلیکون ساخته شوند. یکی از محققان دانشگاه هاروارد، یک ربات چنگ‌زن لاستیکی نرم را طراحی کرده که می‌تواند تخم‌‌مرغی خام یا موشی را بدون وارد کردن صدمه بردارد. این ابزار چنگ‌زن یک ستاره کوچک شش نوکی ساخته شده از دو نوع لاستیک است که یکی نرم‌تر و توسعه‌پذیرتر از دیگری است. هوا را می‌توان از طریق لوله کوچکی به درون ریز کانال‌های موجود در وسیله پمپاژ کرد. زمانی که هوا به درون دستگاه رانده می‌شود، لاستیک نوع نرم‌تر بیشتر کشیده می‌شود و خمیدگی و انحناهای بیشتری به بار می‌آورد. این ربات ستاره‌ای روی تخم‌مرغ خم می‌شود و به قدری که بتواند بلندش کند، آن را سفت و محکم برمی‌دارد، نه آنقدر سفت که باعث شکستن تخم‌مرغ شود.

محققانی که در زمینه ماشین‌افزارهای نرم کار می‌کنند، حوزه رباتیک نرم را نوپا و جوان می‌دانند و معتقدند پژوهشگران نیازمند یافتن جایگزینی برای پمپ‌های هوا به منزله روشی برای کنترل این قبیل ادوات رباتیک هستند. از طرفی ربات‌ها نیز نیازمند روش‌هایی برای حس کردن موقعیت‌شان هستند. در همین رابطه یکی از گزینه‌های مطرح شده، استفاده از ریزسیالات بویژه ریزکانال‌های پر شده از مایع در داخل غشایی از لاستیک است. به طور نمونه می‌توان سوژه دم‌دست و ساده‌ای مثل آب نمک را مثال زد که به ریز مجراهای درون افزار مربوط خاصیت رسانایی می‌بخشد و به همین سادگی آن را به وسیله‌ای الکترونیکی بدل می‌کند. البته سیالات دیگری هم برای کار در این زمینه وجود دارند که مثال آن می‌تواند گالینستاین باشد. آلیاژی از گالیم، ایندیوم و قلع که در دمای معمولی به صورت مایع است و یک میلیون برابر محلول نمک رسانایی دارد که از این بابت با مفتول مسی قابل قیاس است.

‌انعطاف‌پذیری و شیوه متفاوت حرکت ربات‌های نرم نسبت به اجداد سخت پیکرشان می‌تواند مسیر کاملا جدیدی را به محققان دانش رباتیک پیشکش کند

از آنجا که خم شدن یا کش آمدن چنین مداری، موجب تغییر شکل کانال ریزسیال می‌شود، رسانایی مدار را نیز تغییر می‌دهد و از این‌رو، تغییر تناوبی سیگنال الکتریکی در حال گذر از آن را در پی دارد. محصول کار چیزی است که همانند یک مدار بسط یافتنی و کشش پذیر کارکرد خواهد داشت. چنین افزاری می‌تواند مانند حسگری عمل کند که فاکتورهایی همچون کشش، فشار یا انحنا را اندازه‌گیری می‌کند. وسیله مزبور حتی می‌تواند به عنوان یک آنتن کشسان استفاده شود که نمونه‌ای از آن اخیرا از سوی گروهی از محققان دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی نمایش داده شد.

محققان حوزه رباتیک و ماشین افزارهای نرم معتقدند، دستگاه‌های نرم و منعطف استفاده راحتی برای انسان خواهند داشت و حقیقتا امکان پوشیدن آنها برای افراد فراهم می‌شود. به عنوان نمونه محققان چشمداشت حسگری را دارند که روی انگشت یا مفصل دیگری پوشیده می‌شود و حرکت بدن را پایش می‌کند. در نمونه‌ای دیگر، مدارهای نرمی می‌توان ساخت که به صورت یکپارچه و آمیخته با منسوجات و پوشاک هستند و یک صفحه کلید پوشیدنی یا سایر پوشاک هوشمند را به وجود می‌آورند.

با این اوصاف، طیف متنوعی از ادوات و وسایل را می‌توان با رویکرد به ماشین افزارهای نرم و منعطف ارائه کرد. شاید یک ربات در هیات محصولی دو رگه و ترکیبی از بخش‌های سخت و نرم ظاهر شود و ضمن اجرای برخی کارکردهای زمخت و متداول ربات‌های فعلی، به کار دستکاری سوژه‌های ظریف و نرم هم بیاید.

گروهی از محققان مشغول ساخت ربات چهار اندامی با توانبخشی هوایی هستند که در امتداد مسیری تعیین شده می‌خزد یا خودش را خم می‌کند و پیچ و تاب می‌دهد تا مناسب عبور از دهانه‌ای تنگ و باریک شود. محققان همچنین سرگرم بررسی این نقش هستند که سبک‌های مختلف خرامیدن و راه رفتن می‌تواند به ربات‌ها اجازه حرکت و جابه‌جایی در سرعت‌های مختلف بدهد. در حالی که ساخت و پرداخت بخش‌های نرم و انعطاف‌پذیر این گونه ربات‌ها کاری دشوار و متفاوت به نظر می‌رسد، ولی محققان ساخت آنها را آسان می‌دانند. به طور مثال، محققان آزمایشگاه دانشگاه هاروارد از یک چاپگر سه بعدی برای ساخت یک قالب مدل استفاده می‌کنند. آنها معتقدند با انتخاب موادی که خواص مکانیکی درست و بجا دارند، امکان ارائه ادوات و افزارها در اندازه‌های گوناگون میسر خواهد شد.

با این اوصاف، از انعطاف پذیری و کشسانی ربات‌های نرم گرفته تا شیوه متفاوت حرکت و جابه‌جایی‌شان نسبت به ماشین افزارهای مبتنی بر مفاصل و تکیه‌گاه‌ها، همه این شیوه‌های متمایزکننده ربات‌های نرم نسبت به اجداد سخت پیکرشان می‌تواند مسیر کاملا جدیدی را برای کشف و جستجو به محققان دانش رباتیک پیشکش کند که صدالبته طبیعت الهام‌بخش بسیاری از این اکتشافات خواهد بود. پس انتظار دوری نخواهد بود که از دامن این دانش و فناوری نوپا، شاهد تولد نسلی تازه از ربات‌های چند کاره، چند بعدی و تطبیق‌پذیرتر باشیم؛ ربات‌های جدیدی که شیوه‌های تازه‌ای از اجرای ماموریت‌های سخت و پیچیده را تقدیم ما خواهند کرد.