دو ربات حشره‌مانند، یک حشره کوچک و یک آب پیما که در دانشگاه ایالتی واشینگتن ساخته شده‌اند، کوچکترین، سبک‌ترین و سریعترین میکروربات‌هایی هستند که تاکنون ساخته شده‌اند.
چنین روبات‌های مینیاتوری می‌توانند روزی برای کارهایی مانند گرده افشانی مصنوعی، جستجو و نجات، نظارت بر محیط زیست و یا جراحی به کمک رباتیک، مورد استفاده قرار گیرند. به گزارش کنفرانس بین‌المللی ربات‌ها و سیستم‌های هوشمند انجمن رباتیک و اتوماسیون IEEE، این حشره کوچک هشت میلی‌گرم وزن دارد، در حالی که وزن یک آب پبما 55 میلی‌گرم است. هر دو می توانند در حدود شش میلی متر در ثانیه حرکت کنند.
پیشرفت در سرعت و کوچک سازی
کانور تریگستاد (Conor Trygstad)، دانشجوی دکترا در دانشکده مهندسی مکانیک و مواد و نویسنده راهبر این کار، گفت: “این ربات باوجود اینکه هنوز هم از بستگان بیولوژیکی خود عقب‌تر است، در مقایسه با سایر میکروربات‌های هر رده خود سریع محسوب می‌شود.” یک مورچه معمولاً تا پنج میلی گرم وزن دارد و میتواند تقریباً یک متر در ثانیه حرکت کند.
نکته قابل توجه ربات‌های کوچک، عملگرهای کوچک آنهاست که باعث حرکت روبات‌ها می‌شود. تریگستاد از یک تکنیک ساخت جدید برای کوچک کردن عملگر تا کمتر از یک میلی گرم استفاده کرد، که کوچکترین عملگری است که تا به حال ساخته شده است.
به گفته نستور او. پرز- آرانسیبیا Néstor O. Pérez-Arancibia، دانشیار در دانشکده مهندسی مکانیک و مواد دانشگاه ایالت واشینگتن که راهبر این پروژه، “این عملگرها کوچکترین و سریعترین عملگرهایی هستند که تاکنون برای میکرو رباتیک‌ها ساخته شده‌اند.”
فناوری عملگر پیشرفته در میکروربات‌ها
عملگر از ماده‌ای به نام آلیاژ حافظه‌دار شکل استفاده می‌کند که میتواند هنگام گرم شدن، تغییر شکل دهد. به آن “حافظه شکل” می‌گویند زیرا حافظه دارد و سپس به شکل اولیه خود باز می‌گردد. برخلاف موتورهای معمولی که یک ربات را به حرکت در می‌آورد، این آلیاژها هیچ قسمت متحرک یا اجزای چرخان ندارند.
به گفته تریگستاد “آنها از نظر مکانیکی بسیار خوب عمل می‌کنند. توسعه این عملگرِ بسیار سبک وزن، قلمروهای جدیدی را در میکرورباتیک باز می‌کند.”
آلیاژهای حافظه‌دار معمولاً برای حرکات‌های رباتیک در مقیاس بزرگ استفاده نمی‌شوند، زیرا بسیار کند هستند. با این حال، در مورد روبات‌های دانشگاه ایالت واشینگتن، عملگرها از دو سیم آلیاژ حافظه‌دار کوچک با قطر 1000/1 اینچ ساخته شده‌اند. با مقدار کمی جریان، سیم‌ها را می‌توان به راحتی گرم و یا خنک کرد و به میکروربات‌ها اجازه می‌دهد تا باله‌های خود را تکان دهند یا پاهای خود را تا ۴۰ بار در ثانیه حرکت دهند. در آزمایشات اولیه، عملگر همچنین قادر بود بیش از 150 برابر وزن خود را بلند کند.
در مقایسه با سایر فناوری‌هایی که برای حرکت ربات‌ها استفاده می‌شود، فناوری SMA هم تنها به مقدار بسیار کمی برق یا گرما برای حرکت دادن آنها نیاز دارد.
جهت گیری‌ها و پیشرفت‌های آینده
تریگستاد گفت: “سیستم SMA به سیستم‌های بسیار کمتر پیچیده‌تری برای تأمین انرژی نیاز دارد.”
تریگستاد، یک ماهی‌گیر مشتاق، مدت‌هاست که آب پیماها را مشاهده کرده و مایل است حرکات آنها را بیشتر مطالعه کند. در حالی که میکروربات‌های آب پیمای دانشگاه واشینگتن برای حرکت خود یک حرکت بال زدن صاف انجام می دهند. حشره طبیعی با پاهای خود حرکت پارویی کارآمدتری انجام می‌دهد که یکی از دلایلی است که موجود واقعی میتواند بسیار سریع‌تر حرکت کند.
محققان مایلند از یک حشره دیگر کپی کنند و رباتی از نوع آب پیما بسازند که نه تنها بر روی سطح آب و بلکه زیر سطح آن نیز قادر به حرکت باشد. آنها همچنین در حال کار بر روی استفاده از باتری‌های کوچک یا احتراق کاتالیزوری هستند تا ربات‌های خود را کاملاً مستقل و جدا از منبع تغذیه کنند.
منبع: Scientists Have Created the World’s Smallest, Lightest, and Fastest Fully Functional Micro-Robots
