علم الروبوتات

الروبوتات اللينة والمواد التي يمكن أن تحدث ثورة في المجال

الروبوتات اللينة والمواد التي يمكن أن تحدث ثورة في المجال


إذا قال شخص ما الروبوتات ، فمن المحتمل أن يستحضر عقلك إما صورة أرنولد شوارزنيجر الموقف او المنهى أو قطعة معدنية وبلاستيكية حادة المظهر تتدفق عبر الأرضية. ليس الخوف من Skynet هو الذي يمنعنا من التقدم ، رغم ذلك. إنها المواد المتوفرة حاليًا لتطوير الروبوتات. ومع ذلك ، يمكن أن تغير الابتكارات الحديثة في بناء المواد الطريقة التي ننظر بها إلى الروبوتات إلى الأبد. دعونا نلقي نظرة على الروبوتات اللينة في المجال الفرعي.

ما هي "الروبوتات اللينة"؟

روبوت جسم رقيق يشبه السمكة [مصدر الصورة: ويكيميديا ​​كومنز]

الروبوتات اللينة مصطلح يزداد شعبية. إنه يشير إلى كيف أن هذه الروبوتات لن تمتلك الحواف الحادة والمقابض الصلبة التي تصاحب الروبوتات التقليدية. الروبوتات الناعمة لها حواف أكثر نعومة ولمسة أكثر رقة. وهذا يتيح لهم إكمال العمل الذي لا تستطيع الروبوتات الكلاسيكية إنجازه.

تقليديا ، من أجل اختيار شيء ما بذراع آلية ، تحتاج إلى معرفة مواصفات حجم العنصر وبرمجتها في الكمبيوتر. محاولة التقاط شيء هش ، مثل البيضة عادة ما ينتج عنها عجة.

تستخدم الروبوتات اللينة مواد أكثر نعومة ومرونة في بنائها. في معظم الحالات ، يمكنهم التقاط أشياء بأحجام وأشكال مختلفة دون برمجة كل عنصر محدد.

ما أنواع المواد التي تنطبق على الروبوتات اللينة؟

معدن سائل مطبوع للمرونة

عندما تفكر في طابعة نافثة للحبر ، ربما تفكر في طابعة مكتبية جالسة على مكتبك. هل تخيلت يومًا طابعة نافثة للحبر تطبع المعدن؟ يستخدم المعدن السائل المطبوع تقنية نفث الحبر لطباعة الإلكترونيات المرنة المستخدمة في الروبوتات اللينة.

سيكون المعدن السائل العادي سميكًا جدًا بحيث لا يمكن أن يمر عبر رأس نفث الحبر. لجعلها قابلة للطباعة ، يتم خلط الجسيمات النانوية المعدنية بمذيب مثل الإيثانول. إنها تسمح للمعدن بالمرور عبر رأس الطباعة إلى النمط المطلوب. بمجرد طباعته ، يتبخر الإيثانول ويترك المعدن السائل خلفه.

بمجرد الضغط على المعدن المطبوع لربط الجسيمات ، يصبح المعدن قادرًا مرة أخرى على توصيل البيانات أو الكهرباء. تجري حاليًا دراسة التطبيقات المحتملة للمادة ، وكذلك كيفية تفاعل المعدن السائل مع الأسطح المختلفة. تشمل الاستخدامات الحالية في مجال الإلكترونيات الأقطاب الكهربائية والوصلات البينية والهوائيات. مرونة المعدن السائل تفسح المجال للروبوتات اللينة.

مطاط السيليكون السائل للأجسام اللينة

يمكن القول إن مطاط السيليكون السائل هو أحد أكثر الأدوات تنوعًا المستخدمة في الروبوتات اللينة. يمكن تشكيلها في أي شكل تقريبًا. LSR مادة متينة ومرنة ، مقاومة للعفن والبكتيريا. يمكن أن تحتوي أيضًا على أجهزة ودوائر مدمجة مباشرة فيها.

صورة مجهرية SEM للرؤية الجانبية لسطح مطاط السيليكون [مصدر الصورة:ويكيميديا ​​كومنز]

تستخدم مجموعة متنوعة من التطبيقات عادةً ثلاثة أنواع مختلفة من LSR:

- LSR المخصص للطعام - آمن للاستخدام مع الطعام ، وغالبًا ما يستخدم لصب كل شيء من الكعك إلى الجيلاتين.

- LSR من الدرجة الطبية - مفيد للأدوات والغرسات المطاطية. يمكن تعقيم LSR من الدرجة الطبية للتعقيم ويوفر تنوعًا مذهلاً في مجموعة متنوعة من التطبيقات في مجموعة متنوعة مذهلة من درجات الحرارة. كما أنه مستقر كيميائيا. المواد الكيميائية أو عوامل التنظيف التي قد تتلامس معها لن تؤثر عليه.

- LSR موصل - مصمم لتوصيل الإشارات الكهربائية مباشرة من خلال المادة. مثالي للاستخدام في الدوائر المرنة والروبوتات اللينة.

على الرغم من أن LSR غير قادر حاليًا على الطباعة ثلاثية الأبعاد ، إلا أنه يمكن تشكيلها في قوالب مطبوعة ثلاثية الأبعاد ، مما يجعل التطبيقات الممكنة لا نهاية لها تقريبًا. كان أحدث استخدام لها للروبوتات اللينة في Octobot ، الذي بناه علماء هارفارد في عام 2016. كانت دائرة السوائل هذه داخل جسمها المطاطي الناعم قفزة جديدة في التكنولوجيا الروبوتية اللينة.

زجاج معدني للتروس المتينة

المغير الآخر للعبة في مجال الروبوتات هو الزجاج المعدني. في حين أن "الزجاج المعدني" قد يبدو وكأنه تناقض لفظي ، إلا أنه في الواقع أفضل مادة جديدة لتروس الحركة السلسة للحركة الآلية.

عادة ، عندما تصهر المعدن ، تتحرك الذرات بشكل عشوائي ، وعندما تبرد ، تتصلب في ترتيب عشوائي. الزجاج المعدني ليس مزيجًا من المعدن والزجاج - بل على العكس ، إنه معدن يتم تسخينه وتبريده بسرعة إلى درجة الحرارة المثالية لحبسه في حالة بلورية. تحول الحالة البلورية المعدن إلى زجاج بشكل فعال.

عينة زجاجية معدنية كبيرة [مصدر الصورة: ويكيميديا ​​كومنز]

هذه التروس مثالية للبيئات شديدة البرودة ، مثل المريخ. يمكن أن تعمل التروس بدون أي نوع من التشحيم حتى في أبرد درجات الحرارة. يجب على المركبة Curiosity ، المركبة الموجودة حاليًا على سطح المريخ ، تسخين زيت التروس في كل مرة تحتاج فيها إلى تغيير موضعها. مع هذه التروس الزجاجية المعدنية الجديدة ، يمكن للمركبة أن تعمل على قمر كوكب المشتري يوروبا ، والذي لا ترتفع درجة حرارته أبدًا عن -260 درجة فهرنهايت (-160 درجة مئوية) دون الحاجة إلى تزييت التروس.

مع انتشارنا أكثر في النظام الشمسي ، سنحتاج إلى مواد مثل الزجاج المعدني لنكون قادرين على بناء معدات يمكنها تحمل البيئات المتجمدة. لسوء الحظ ، تعمل هذه المادة بشكل أفضل في درجات الحرارة الباردة وقد لا تعمل بشكل جيد في الظروف الحارة مثل تلك التي قد نواجهها على عطارد أو الزهرة.

تطبيقات الروبوتات اللينة

تحتوي الروبوتات اللينة على العديد من التطبيقات التي لم نفكر فيها حتى الآن ، من الطب إلى السفر عبر الفضاء وكل شيء بينهما. يمكن استخدام الروبوتات اللينة المصنوعة من مادة LSR الطبية لتقليل الأضرار الجراحية أثناء العمليات الجراحية الروبوتية طفيفة التوغل. الروبوتات الجراحية التقليدية لها حواف صلبة للغاية ولا تتحرك بسلاسة مثل الروبوتات اللينة.

على المريخ أو ما بعده ، يمكن أن تكون الروبوتات اللينة هي الأيدي التي تبني الموائل التي سنحتاجها لدعم الحياة البشرية خارج كوكبنا. يعمل الباحثون بالفعل على روبوت ناعم مصمم للسباحة عبر المحيطات الجليدية في أوروبا.

لن تبدو الروبوتات اللينة مثل أي شيء نربطه بالروبوتات. سوف يمشون عبر سطح الكواكب الغريبة. سوف يقومون باكتشافات في أماكن لا يمكن لأي إنسان أن يأمل في البقاء على قيد الحياة. لديهم القدرة على تغيير الطب الروبوتي وتحسين فعالية العمليات الجراحية بمساعدة الروبوت. يمكن للروبوتات الناعمة أن تضغط على أصغر الشقوق للعثور على ناجين محاصرين تحت الأنقاض ، أو تخترق التربة الرخوة للعثور على ألغام أرضية لإبقاء الجنود أو المدنيين آمنين أو تسبح إلى أعماق المحيط لنجد ما لم نكتشفه بعد.

إذا كنت تريد أن يتجول بروتوكول الروبوت الخاص بك خلفك ، فقد تشعر بخيبة أمل. مع الاتجاه نحو الروبوتات اللينة ، قد يكون روبوت البروتوكول الخاص بك عبارة عن حبار صغير يجلس على كتفك أو كلب آلي يتبع كعبيك.

مع المواد اللينة والقابلة للتشكيل يمكن أن تعمل في كل من البيئات القاسية والصديقة ، فإن الإمكانيات والتطبيقات محدودة فقط بخيالنا.

[مصدر الصورة المميزة: لوري ساندرز / جامعة هارفارد]

انظر أيضًا: هذا الروبوت الناعم الجديد يمكن أن ينقذ حياة الأشخاص المصابين بأمراض القلب


شاهد الفيديو: 7 روبوتات فقد البشر السيطرة تماما فأصبحت مخيييييييفة!