بدون باتری، بدون سیم، فقط نور؛ رباتهایی که راه را با انرژی نور پیدا میکنند
پژوهشگران دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی رباتهای نرم قطرهایشکلی ساختهاند که هنگام تابش نور فروسرخ به سمت بالا یا جلو میجهند؛ جهشهایی که تا زمان تداوم تابش نور، بهطور پیوسته ادامه مییابند.
به گزارش هفت صبح این ساختار مکانیزم نوینی از رفتار پرش خود-بازنشانیشونده (Self-resetting) را در رباتیک نرم به نمایش میگذارد.
بر اساس این طرح، یک ربات نرم میتواند تحت تابش نور فروسرخ جهشهای متوالی انجام دهد، بهطوری که دستکاریهای هندسی ساده در ساختار آن، جهت و نحوه حرکت را کنترل میکند.
بازنشانی خودکار و ذخیره انرژی کشسانی
این ربات نوری از یک نوار الاستومر کریستال مایع به شکل قطره اشک ساخته شده که لوله باریک و آلومینیومی Vشکل به یک انتهای آن متصل است. تابش نور فروسرخ موجب انقباض سطح نوار و در نتیجه چرخش آن میشود.
در این حالت، انتهای Vشکلِ سخت، نوار را مجبور به پیچش تدریجی و فشردهتر میکند. انرژی کشسانی حاصل از این پیچش تا رسیدن به نقطه بحرانی ذخیره شده و ناگهان آزاد میشود؛ رهاسازی ناگهانی انرژی، ساختار Vشکل را به سمت پایین و برخورد با سطح میکوبد و ربات را به هوا پرتاب میکند.
پس از تخلیه انرژی، ربات مجدداً به شکل قطرهای اولیه خود بازمیگردد و فرایند را از سر میگیرد. تا زمانی که منبع نور فروسرخ فعال باشد، این چرخه حرکتی بدون نیاز به مداخله خارجی یا بازنشانی دستی ادامه مییابد.
کنترل جهت و نوع حرکت تنها با تغییر یک زاویه
تغییرات جزئی در زاویه بخش Vشکل، الگوی حرکتی دستگاه را تعیین میکند:
-
زاویه ۱۲۰ درجه (پهن): حرکت خزشی روی سطح.
-
زاویه ۹۰ درجه: جهش به سمت جلو.
-
زاویه ۵۰ درجه (تنگ): پرش کاملاً عمودی به سمت بالا.
علاوه بر تغییر زاویه، افزودن وزنی اندک به بخش انحنایافته قطره، مرکز جرم را تغییر داده و موجب پرتابهای بلندتر و پایدارتر میشود. همچنین شدت نور فروسرخ نقش کلیدی در کنترل حرکت دارد؛ نور باید به اندازه کافی قوی باشد تا پرش را تحریک کند، اما شدت بیش از حد میتواند موجب حرکات نامنظم و غیرقابل پیشبینی شود.
عبور از سطوح دشوار و چشمانداز آینده
در آزمایههای آزمایشگاهی، این رباتهای قطرهای با موفقیت از روی شیبها، موانع و سطوح ناهمواری چون چمن، ماسه، سنگلاخ و مالچ عبور کردهاند.
اگرچه این پروژه هنوز به مرحله کاربرد تجاری مستقیم نرسیده است، اما محققان این سازوکار بازنشانی خودکار را پایهای برای توسعه رباتهای نرم در پایشهای محیطی، سیستمهای رباتیک گروهی (Swarm Robotics) و ناوبری در زمینهای پیچیده و غیرساختاریافته میدانند.
