چگونه ربات‌ها به مواد هوشمند تبدیل می‌شوند؟

 پژوهشگران «دانشگاه کالیفرنیا سانتا باربارا» (UCSB) و «دانشگاه فنی درسدن» (TU Dresden) در حال محو کردن مرز‌های بین ربات‌ها و مواد هستند و سعی دارند مجموعه‌ای از ربات‌ها را ارائه دهند که شبیه به موادی با رفتار‌های الهام‌گرفته از زیست‌شناسی عمل می‌کنند.

به نقل از ساینس دیلی، «متیو دولین» (Matthew Devlin) از اعضای آزمایشگاه «الیوت هاکس» (Elliot Hawkes)، استاد مهندسی مکانیک دانشگاه کالیفرنیا سانتا باربارا و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: ما راهی پیدا کرده‌ایم که ربات‌ها به کمک آن، بیشتر شبیه به یک ماده رفتار کنند. این مجموعه از ربات‌های خودکار شبیه به توپ‌های هاکی کوچک تشکیل شده است که طوری برنامه‌ریزی شده‌اند تا خود را به شکل‌های متفاوت با ویژگی‌های مواد گوناگون درآورند.

چالش خاص این گروه پژوهشی، ایجاد یک ماده رباتیک بود که سفت و محکم باشد و در صورت نیاز به شکل جدیدی تبدیل شود. هاکس توضیح داد: مواد رباتیک در حالت ایده‌آل به جای واکنش نشان دادن به نیرو‌های بیرونی برای رسیدن به یک شکل، به سیگنال‌های داخلی واکنش نشان می‌دهند. آنها می‌توانند به یک شکل درآیند و آن را حفظ کنند، اما همچنین می‌توانند به طور انتخابی خود را به شکل جدیدی درآورند.

پژوهشگران در این پروژه، از پژوهش‌های پیشین «اوتگر کمپاس» (Otger Campàs)، استاد سابق دانشگاه کالیفرنیا سانتا باربارا و مدیر کنونی بخش فیزیک دانشگاه فنی درسدن درباره چگونگی شکل‌گیری فیزیکی جنین‌ها استفاده کردند. کمپاس گفت: بافت‌های زنده جنینی، بهترین مواد هوشمند هستند. آنها توانایی خودشکل‌دهی، خوددرمانی و حتی کنترل قدرت خود را در مکان و زمان دارند.

وقتی کمپاس در دانشگاه کالیفرنیا سانتا باربارا بود، کشف کرد که جنین‌ها می‌توانند خود را مانند شیشه ذوب‌شده شکل دهند. وی افزود: سلول‌های رویان برای شکل دادن به خود می‌توانند بافت‌ها را بین حالت مایع و جامد تغییر دهند.

در دنیای ربات‌ها، نیرو‌های درون سلول به نیروی مماس بین واحد‌ها تبدیل می‌شوند که توسط هشت چرخ‌دنده موتوری در امتداد بیرونی هر ربات فعال می‌شود و به ربات‌ها امکان می‌دهد در اطراف یکدیگر حرکت کنند و حتی در فضا‌های فشرده یکدیگر را هل دهند.

سیگنال‌دهی بیوشیمیایی شبیه به یک سیستم مختصات جهانی است. هاکس توضیح داد: هر سلول، ابتدا و انتهای خود را می‌شناسد. بنابراین، می‌داند از چه طریقی باید نیرو را اعمال کند. بدین ترتیب، مجموعه‌ای از سلول‌ها موفق می‌شوند شکل بافت را تغییر دهند؛ مانند زمانی که در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و به دراز کشیدن بدن کمک می‌کنند.

در ربات‌ها، این کار توسط حسگر‌های نور نصب‌شده در بالای هر ربات و با کمک فیلتر‌های قطبش انجام می‌شود. هنگامی که نور به حسگر‌ها تابیده می‌شود، قطبش نور به آنها می‌گوید که چرخ‌دنده‌های خود را در کدام جهت بچرخانند و چگونه شکل خود را تغییر دهند. دولین اضافه کرد: شما فقط می‌توانید به یکباره در یک میدان نوری ثابت به همه آنها بگویید که می‌خواهید به کدام سمت بروند تا همه آنها صف بکشند و کار مورد نظر را انجام دهند.

کار کردن با این مجموعه ربات‌ها در ترکیب با راهبرد‌های یادگیری ماشینی می‌تواند قابلیت‌های نوظهور را در مواد رباتیک به همراه داشته باشد که هنوز کشف و درک نشده‌اند.

این پژوهش در مجله «Science» به چاپ رسید.

منبع: ایسنا