ساخت یک مینی‌روبات با الهام از مرجان‌های دریایی / روبات پلاستیکی که با نور و مغناطیس حرکت می‌کند

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه صنعتی ادینهوون این مینی‌روبات را با الهام از پولیپ‌های مرجانی طراحی کرده‌اند. مرجان‌ها معمولا در کلونی‌های به هم فشرده‌ای شامل هزاران پولیپ منفرد و همانند زندگی می‌کنند. پولیپ مرجانی، موجودی نرم و کوچک با شاخک است که مرجان‌ها را در اقیانوس تشکیل می‌دهد.

 

پولیپ مرجانی اسکلتی آهکی ترشح می‌کند که با گذشت زمان تبدیل به صخره مرجانی می‌شود. محققان از حرکات این پولیپ‌های مرجانی به ویژه توانایی آن‌ها در تعامل با محیط از طریق جریان‌هایی که خودشان ایجاد می‌کنند، الهام گرفته‌اند. جریان پولیپ‌های زنده، حرکت خاصی را ایجاد می‌کند که ذرات غذا را به سمت آن‌ها می‌کشاند و سپس آن‌ها با کمک شاخک هایشان ذرات مواد غذایی شناور در آب را می‌قاپند.

محققان لقب «پولیپ آبزی بی‌سیم» را به روبات ریز خود داده‌اند و ادعا می‌کنند که در آینده‌ای نزدیک، این مینی‌روبات قادر به جذب و گرفتن ذرات آلاینده از مایع اطراف خود خواهد بود و البته کاربرد مهم دیگری خواهد داشت و خواهد توانست سلول‌ها را برای تجزیه و تحلیل در دستگاه‌های تشخیصی جذب و منتقل کند.

این پولیپ مصنوعی بی‌سیم به ابعاد یک در یک سانتی‌متر ساخته شده و ساقه‌ای دارد که نسبت به مغناطیس واکنش نشان می‌دهد و شاخک‌های سبکی نیز دارد که به نور حساسند. ترکیب این دو محرک مختلف بسیار نادر است، زیرا به تهیه و مونتاژ مواد بسیار ظریفی نیاز دارد. شاخک‌های این روبات با تابش نور روی آن‌ها حرکت می‌کنند و جالب اینجاست که طول موج‌های مختلف نور منجر به نتایج متفاوت روی این شاخک‌ها می‌شود. به عنوان مثال، شاخک‌ها تحت تاثیر نور ماورای بنفش حالت گرفتن و جمع شدن را به خود می‌گیرند و در زیر نور آبی باز می‌شوند و حالت آزاد شدن را به خود می‌گیرند.

از خشکی تا آب
این روبات ریز به گونه‌ای طراحی شده است که می‌تواند اشیای درون آب را بگیرد و آن‌ها را رها کند که این ویژگی جدید مینی‌روبات‌های سبکی است که محققان در اوائل امسال میلادی ارائه داده‌اند. روباتی که در اوایل امسال طراحی شده بود، روی خشکی کار می‌کند، ولی نمی‌تواند زیر آب کار کند، زیرا پلیمر‌هایی که روبات را تشکیل می‌دهند از طریق اثر فتوترمال (یعنی هم نسبت به نور و هم نسبت به دما حساس است) عمل می‌کنند. گرما در آب از بین می‌رود و این امر باعث می‌شود که روبات زیر آب هدایت نشود.

از این رو، محققان یک ماده پلیمری فتوشیمیایی تولید کردند که فقط تحت تاثیر نور حرکت می‌کند و دیگر نسبت به گرما حساس نیست. البته این تنها مزیت این ماده پلیمری نیست و این ماده جدید در کنار کار کردن در زیر آب، می‌تواند تغییر شکل خود را پس از فعال شدن توسط نور حفظ کند. در حالی که ماده فتوترمال بلافاصله پس از برداشتن محرک‌ها به شکل اولیه خود باز می‌گردد.

به گفته محققان، این ویژگی به آن‌ها امکان می‌دهد تا اشکال مختلف پایداری را برای مدت زمان طولانی‌تر داشته باشند. به طور مثال، این کار به کنترل بازوی گیربکس کمک خواهد کرد زمانی که روبات چیزی را می‌گیرد، آن را نگه دارد تا زمانی که بار دیگر با انتشار نور آن را رها کند.

محققان زیر شیشه پر از آبی که این روبات درونش قرار گرفته، یک آهنربای در حال چرخش قرار دادند و این امر موجب شد که ساقه این روبات هم دور محوری شروع به چرخش کند. این حرکت باعث شد که قطرات روغن درون آب را به راحتی به داخل شاخک خود هدایت کند.

در این آزمایش، زمانی که قطره روغن داخل شاخک‌های روبات می‌شود، نوری که به داخل آب می‌تابد، درون قطره متمرکز می‌شود و موجب می‌شود که شاخک‌های حساس به نور به این محرک پاسخ دهند و حالت بسته شدن به خود بگیرند و در نتیجه قطره روغن را گیر بیندازند.

 

عملیاتی مستقل از ترکیب آب
محققان این روبات بسیار ریز را به گونه‌ای طراحی کردند که به طور مستقل از ترکیب مایع اطرافش کار کند. این ویژگی بسیار منحصر به‌فرد است، زیرا هم‌اکنون ماده‌ای که می‌تواند زیر آب با کمک محرک‌ها حرکت کند، هیدروژل‌ها هستند که آن‌ها در آب آلوده متفاوت عمل می‌کنند.

اما روبات محققان دانشگاه آیندهوون در تمامی آب‌ها مثل آب نمک یا آب دارای آلاینده‌های مختلف به طور یکسان کار می‌کند. در واقع با این کار، محققان امیدوارند در آینده از این روبات برای فیلتر کردن و گرفتن آلاینده‌ها در آب‌های آلوده استفاده کنند.

مرحله بعد: روبات شناگر
محققان دانشگاه آیندهوون قصد دارند یک گام جلوتر هم بردارند و در مرحله بعد، روبات را برای شنا درون آب آماده کنند. آن‌ها امیدوارند که با این کار، روبات بتواند به غیر از گرفتن ذرات داخل آب، آن‌ها را به جای دیگر منتقل کنند. این ویژگی به آن‌ها امکان می‌دهد که از این روبات در زمینه پزشکی و مثلا گرفتن سلول‌های خاص و انتقال آن‌ها به خارج از بدن استفاده کنند.

برای دستیابی به این هدف، فعلا باید روی طول موج‌هایی که ماده به آن‌ها پاسخ می‌دهد کار کنند. به طور مثال، نور ماورای بنفش برای کاربرد در پزشکی خیلی مناسب نیست، زیرا سلول‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد و عمق نفوذ آن در بدن انسان محدود است. علاوه بر این، اشعه ماورای بنفش ممکن است به خود روبات هم صدمه بزند و باعث ماندگاری کمتری آن شود.