ربات گالینستن دانشمندان اتریشی در مقیاس خود، حتی از چیتا هم سریع‌تر است

دانشمندان اتریشی موفق به توسعه نوعی ربات نرم از جنس گالینستن – Galinstan شده‌اند که سرعتش حتی از چیتا هم بالاتر است.

دانشمندان دانشگاه یوهان کپلر اتریش به تازگی موفق به ساخت ربات‌های نرم هدایت‌پذیری شده‌اند که قادر به دویدن، شنا کردن و پریدن با سرعت بسیار بالا هستند. بر اساس تست‌های انجام شده، این ربات موفق به ثبت رکورد سرعت 70 طول بدن در ثانیه شد.‌ این رکورد، بسیار حائز اهمیت است؛ چرا که چیتا به عنوان سریع‌ترین موجود روی خشکی قادر به دستیابی به حداکثر سرعت تنها 23 طول بدن بر ثانیه است!

البته این ربات‌ها اندازه‌ای در ابعاد میلیمتر دارند؛ بنابراین سرعت مطلق آن‌ها چندان بالا نیست. با این وجود، این ربات های گالینستن بدون شک رکورد سریع‌ترین ربات‌های نرم روی کره زمین را از آن خود می‌کنند.

ربات نرم چیست؟

ربات‌های نرم، سازوکاری کاملا متفاوت با ربات‌های معمولی کارخانه‌ها، رستوران‌ها و دیگر مکان‌ها دارند. این دسته ربات‌ها با استفاده از مواد انعطاف‌پذیری مانند پلیمرها یا آلیاژهای حافظه‌دار (آلیاژهایی که با افزایش و کاهش دما، تغییر شکل می‌دهند) ساخته می‌شوند و مکانیزم حرکتشان مشابه با ارگان‌های زنده است.

از طرف دیگر، ربات‌های معمولی از مواد و قطعات صلبی مانند پلاستیک یا فلز ساخته می‌شوند.

از سال‌ها پیش، دانشمندان در صدد ساخت ربات‌های نرم با سرعت بالا بوده‌اند که بتوانند در شرایط نامساعد که هیچ ساختار دیگری قادر به کار نیست، عملکرد ایده‌آلی داشته باشند. این دسته ربات‌ها می‌توانند در حوزه‌هایی نظیر پزشکی کاربردهای فراوانی داشته باشند.

به عنوان مثال، این دسته ربات‌های فوق سریع می‌توانند جایگزین متدهایی تهاجمی در پزشکی مانند کولونوسکوپی شوند. همچنین پزشکان می‌توانند از این ربات‌های سریع برای تشخیص ناهنجاری‌ها در ارگان‌های مختلف بدن مانند شکم استفاده کنند. تشخیص این دسته ناهنجاری‌ها با استفاده از ربات‌های تشخیصی معمولی کار دشواری است.

ساخت ربات‌های فوق سریع گالینستن

محققین اتریشی از آلیاژی از فلز مایع تحت نام گالینستن برای ساخت این ربات‌های نرم جدید استفاده کرده‌اند. این ماده متشکل از قلع، گالیوم و ایندیوم است. استفاده از آلیاژ گالینستن در ساخت ربات های سریع چندان مرسوم نیست و این ربات‌ها معمولا از الاستومرهایی با پایه سیلیکون ساخته می‌شوند.

گویونگ مائو، پژوهشگر ارشد پروژه و نویسنده نخست مقاله مستخرج از این پژوهش در خصوص دلایل استفاده از این آلیاژ در ساخت ربات خود، دلیل اصلی این کار را مایع بودن گالینستن در دمای اتاق دانست. علاوه بر این، رسانایی نسبتا بالای این آلیاژ نیز آن را به گزینه‌ای مناسب برای ساخت ربات‌هایی نرم و تغییر شکل‌پذیر تبدیل می‌کند.

این دانشمندان برای ساخت مفتول‌های گالینستن از از تکنولوژی پرینت سه‌بعدی فلز مایع استفاده کردند. این مفتول‌های تولیدشده سپس در داخل ورق‌هایی الاستومری قرار گرفتند و توسط فعال‌کننده‌هایی (قطعاتی که انرژی الکتریکی را به مکانیکی تبدیل می‌کنند) که حالت آن‌ها را کنترل می‌کردند، در کنار هم قرار گرفتند. این فرآیند منجر به تولید ربات‌های الکترومغناطیسی مفتول مانندی شد که قادر به ارائه سریع فعال‌سازی و نیروی محرک است. همچنین در ادامه، این ربات‌ها به پاهایی L شکل و دندانه‌ای مجهز شدند که به آن‌ها قابلیت حرکت می‌بخشند.

ربات های گالینستن ساخته شده توسط دانشمندان دانشگاه یوهان کپلر انرژی خود را از باتری‌های لیتیوم پلیمر تامین می‌کنند و حرکت فوق سریع آن‌ها به عهده فعال‌کننده‌هایی الکترومغناطیسی است. این فعال‌کننده‌ها از خواص مغناطیسی درخور توجهی بهره‌مند هستند؛ بنابراین می‌توان با استفاده از یک میدان مغناطیسی ایستا به سادگی حرکت این ربات‌ها را کنترل کرد.

بر اساس تست‌های انجام شده، این ربات بر روی صفحه سرعتی 35 طول بدن بر ثانیه داشته و بر روی یک سطح سه‌بعدی تاشده به سرعت 70 طول بدن بر ثانیه می‌رسد. همچنین نتایج تست این ربات در آب نیز به سرعت 4.8 طول بدن بر ثانیه در حین شنا اشاره دارند.

پژوهشگر ارشد این پروژه در خصوص ربات جدید گالینستن افزود:

ما فکر می‌کنیم که با یک تکنولوژی جدید و امیدوارکننده طرف هستیم که پتانسیل فراوانی داشته و قادر به ایجاد پیشرفت‌های فراوانی در حوزه رباتیک است. تا کنون هیچ‌گونه تکنولوژی مشابهی که مبتنی بر ساختارهای نرم و چندکاربره بوده و قادر به انجام مسئولیت‌های مختلف در این سرعت بالا باشد، پیشنهاد نشده است.

آینده ربات‌های نرم فوق سریع

محققین همچنان آزمایشاتی را نیز بر روی ربات‌های نرم بدون پیوند انجام داده و به نتایج قابل قبولی دست یافته‌اند. بر اساس نتایج این آزمایشات، حداکثر سرعت این ربات‌ها در حالت شنا 1.8 طول بدن بر ثانیه و حداکثر سرعت دویدن آن‌ها 2.1 طول بدن بر ثانیه است. در همین راستا پژوهش‌های دانشمندان برای ارتقا و بهینه‌سازی عملکرد این ربات‌های نرم و فوق سریع ادامه دارد.

مائو و گروه تحقیقاتی او معتقدند که توسعه و ساخت ربات‌های جدید و متفاوتی در ابعاد میلیمتر به کمک تکنولوژی پرینت سه‌بعدی مایع می‌تواند زمینه را برای تولید ساختارهایی در ابعاد بزرگ‌تر در آینده هموار کند.

در حال حاضر ربات‌های نرم استفاده‌های متعددی در صنعت دارند. به عنوان مثال، این ساختارها می‌توانند در استخراج زباله‌های پلاستیکی از اعماق اقیانوس‌ها یا تحقیق بر روی سیاره‌های مختلف کهکشان یا صحراهای سوزان مریخ مورد استفاده قرار گیرند. با این وجود، مهم‌ترین فاکتور محدودکننده در خصوص تمامی این ربات‌های نرم، سرعت پایین آن‌هاست. بنابراین ساخت ربات‌های نرم سریع می‌تواند گام مهمی در فراگیری این ساختارها باشد.