آیا تاکنون رباتی با قابلیت تعریق و تنفس دیدهاید؟ ربات اندی یک مانکن حرارتی حساس به گرماست که میتواند مثل انسان عرق کند، راه برود و نفس بکشد.
دانشمندان تاکنون با اهداف مختلفی همچون کمک به بشر در انجام فعالیتها و سهولت بسیاری از فرایندها، انواع مختلفی از رباتهای هوشمند را معرفی کردهاند. اما رباتی که میتواند عملکردهای بسیار خاص بدن را تکرار کند، یک ایده کاملا جدید و هیجانانگیز هست.
محققان دانشگاه آریزونای آمریکا رباتی ساختند که مانند انسان نفس میکشد، عرق میکند و از سرما میلرزند. اندی یک مانکن حرارتی حساس به گرماست که مفاصل آن به او اجازه راه رفتن میدهند.
اندی که به طور سفارشی برای ASU توسط شرکت فناوری اندازهگیری حرارتی Thermatrics ساخته شده است، عملکردهای حرارتی بدن انسان را تقلید میکند و دارای 35 سطح مختلف است که هر کدام مجهز به سنسورهای دما و گرما و منافذ عرق هستند.
وقتی این ربات را در موقعیتی با گرمای شدید قرار دهیم، درست مثل انسان واقعی بهشدت عرق میکند تا دمای بدن خود را کاهش دهد. این ربات حتی زمانی که تحت فشار ناشی از دما باشد، با شدت بیشتری نفس میکشد.
چرا دانشمندان تصمیم گرفتند رباتی با این ویژگیها بسازند؟
محققان میتوانند از اندی برای مطالعه تأثیر دماهای شدید بر انسانها استفاده کنند، بدون اینکه واقعاً انسان را در معرض آن محیطها قرار دهند. در دانشگاه ایالتی آریزونا، دانشمندان از اندی برای اندازهگیری اثرات گرمای شدید استفاده میکنند.
کنراد ریکاچوسکی (Konrad Rykaczewski)، محقق اصلی تحقیقات مرتبط دانشگاه ایالتی آریزونا، توضیح داد:
آنچه که امروزه بهعنوان اوج گرما درنظر گرفته میشود، شاید میانگین ۲۰ روز در هرسال باشد. ما میتوانیم برای مواجهه با مشکلات مربوط به گرمایش جهانی این ربات را به یک موقعیت با گرمای شدید ببریم و ببینیم چقدر طول میکشد تا بیمار شود. اما مهمتر از آن، محققان میتوانند با انجام آزمایشهای مختلف روی این ربات بررسی کنند که اختراعات جدید، مانند پارچههای پوشاک خاص، تا چه اندازه تأثیرات منفی گرمای شدید را کاهش میدهند.»
دانشمندان در حال حاضر در حال آزمایش چیزهایی مانند متافابریک هستند، پارچه مصنوعی آینهای که نور و گرما را منعکس میکند و در آزمایشهایی که روی انسان انجام شد، مشخص شد که کاربر را تا 5 درجه سانتیگراد خنک میکند. همچنین میتوان ربات اندی را برای سنین مختلف، انواع بدن یا شرایط پزشکی تغییر داد.
پیشاز این رباتهای دیگری نیز در آزمایشگاههای حرارتی کنترلشده مورداستفاده قرار گرفتهاند، اما اندی اولین رباتی است که از سیستم خنککنندهی داخلی بهره میبرد و امکان استفاده و آزمایش در محیط بیرونی را دارد.
این ربات تنها با هدف اندازهگیری گرمای هوا و بررسی تأثیر دمای زیاد بر بدن انسان ساخته نشده است و محققان امیدوارند با استفاده از آن راهکارهای جدیدی برای کاهش گرما پیدا کنند. ازآنجایی که اندی برخی ارگانهای داخلی شبیه انسان را هم دارد، درمورد مرگهای ثبتشده براثر گرما بینش بهتری را به محققان ارائه میدهد.
اندی میتواند جان هزاران انسان را نجات دهد!
در آیندهای که با تغییرات آب و هوایی و گرمای شدید روبهرو خواهیم بود، عدم آمادگی برای مقابله با مشکلات پیش رو میتواند سبب مرگ هزاران انسان در اثر گرما شود. هماکنون نیز هزاران نفر در ایالات متحده بر اثر بیماریهای مرتبط با گرما جان خود را از دست میدهند.
استان ماریکوپا به تنهایی 425 مرگ ناشی از گرما را در سال 2022 به خود اختصاص داده که در مقایسه با سال گذشته 25 درصد افزایش داشته است. این ارقام احتمالاً حتی بیشتر هم خواهند شد و انتظار میرود این کشور در دهههای آینده موجهای گرمای شدیدتری را تجربه کند.
جنی وانوس، دانشیار دانشکده پایداری، و آریان میدل، استادیار دانشکده هنر، رسانه و مهندسی در این تحقیقات با ریکاچوسکی همکاری میکنند.
وانوس در تحقیقات مرتبط با گرمای شدید به سلامت انسان، به ویژه برای افرادی که زندگی فعالی دارند، مانند کودکان و ورزشکاران، تخصص دارد. او درباره هدف از ساخت این ربات گفت:
شما نمیتوانید انسانها را مانند یک موش آزمایشگاهی در شرایط گرمای شدید و خطرناک قرار دهید و آزمایش کنید که چه اتفاقی میافتد. این کار خلاف اصول اخلاقی است. اما در دنیای امروز، باتوجه به تغییرات جوی و گرمای شدید، مکانهایی وجود دارد که در آن مردم از شدت گرما میمیرند و ما هنوز بهطور کامل نمیدانیم چه اتفاقی افتاده است. اندی میتواند به ما کمک کند تا دلیل وقوع این اتفاق را بفهمیم.
ربات اندی در اتاقک شبیهساز دنیای واقعی
محققان یک محفظه حرارتی ایجاد کردند که قادر به شبیهسازی سناریوهای گرمای شدید از سراسر جهان است. این دماها میتوانند تا 140 درجه فارنهایت و تشعشعات خورشیدی بالا بروند.
کانالهای خنک کننده داخلی در بدن ANDI تضمین میکنند که آب خنک در سراسر بدن این ربات درحال گردش خواهد بود و او را در برابر شرایط گرمای شدید شبیه سازی شده خنک نگه میدارد. سپس انواع متغیرهای پیچیدهای که بر درک ما از گرما تأثیر میگذارند، از جمله تابش نور خورشید، تابش مادون قرمز و همرفت از هوای اطراف اندازهگیری میشوند.
محققان امیدوارند با جفت کردن ANDI با MaRTy، ربات گرمای بیومترولوژیکی ASU، مکانیسمهای تعریق انسان را بهتر درک کنند. MaRTy میتواند به ما بگوید که چگونه محیط ساخته شده مقدار گرمایی را که به بدن وارد میشود تغییر میدهد، اما MaRTy نمیداند در داخل بدن چه اتفاقی میافتد.
ربات MaRTy شرایط محیطی را اندازهگیری میکند و سپس ANDI میتواند به ما بگوید که بدن چگونه در این شرایط واکنش نشان میدهد. در بین آزمایشها، اندی میتواند دوباره برنامهریزی شود تا بر اساس وزن، سن و سایر ویژگیهای افراد مختلف رفتار کند.
آنکیت جوشی، دانشمند تحقیقاتی ASU و اپراتور اصلی ANDI، گفت: «ما میتوانیم مدلهای مختلف BMI، سن و شرایط پزشکی مختلف را به اندی منتقل کنیم. یک بیمار دیابتی دارای تنظیم حرارتی متفاوت از یک فرد سالم است. بنابراین ما میتوانیم تمام این تغییرات را با مدلهای سفارشیسازیشده خود در نظر بگیریم.»
این تیم معتقد است که دادههای جمعآوریشده از ANDI و بینشهای بهدستآمده از این طریق، به طراحی لباسهای خنککننده و اسکلتهای بیرونی برای کولهپشتیهایی که برای پشتیبانی خنککننده طراحی شدهاند، کمک میکند.