ساخت عملگر رباتیک کاغذی با الهام از عضله انسان: گامی نوین در رباتیک نرم

الهام از طبیعت: راهکاری برای غلبه بر محدودیت‌ها

ربات‌های سنتی، با تکیه بر قطعات فلزی سخت و صلب، همواره با محدودیت‌هایی در انعطاف‌پذیری و قدرت مانور مواجه بوده‌اند. برای غلبه بر این چالش، تیمی متشکل از دانشمندان بخش رباتیک سامسونگ و دانشگاه علم و فناوری پوهانگ، به سراغ کارآمدترین موتور طبیعی، یعنی عضلات انسان رفتند. با الهام از پروتئین میوزین، که مسئول انقباضات کوچک و مکرر و تولید حرکت در عضلات است، آن‌ها موفق به ساخت یک عملگر رباتیک نوآورانه شدند.

ساختار و عملکرد عملگر رباتیک جدید

این عملگر جدید، یک ورق نازک و انعطاف‌پذیر است که در هسته خود، یک شبکه پنوماتیک (بادی) سه‌بعدی پیچیده را جای داده است. این شبکه از ده‌ها محفظه هوای بسیار کوچک و مدارهای هوای چند کاناله تشکیل شده است. فرآیند عملکرد آن به شرح زیر است:

• تزریق هوا: با تزریق دقیق هوا به این مدارها، مجموعه‌ای از نیروهای کوچک و کنترل‌شده ایجاد می‌شود.
• تجمع نیرو: این نیروهای کوچک به صورت هماهنگ عمل کرده و در نهایت به یک حرکت بزرگ، قدرتمند و دقیق تبدیل می‌شوند.

این سیستم قادر است حرکاتی را در شش جهت مختلف، با سرعت‌ها و در مسافت‌های متفاوت تولید کند. محققان این دستاورد را «ادغام موفقیت‌آمیز یک شبکه پنوماتیک پیچیده در یک ساختار نازک و انعطاف‌پذیر» توصیف کرده‌اند.

کاربردهای عملی و پتانسیل‌های آینده

برای اثبات کارایی این فناوری، محققان آن را در چندین سناریوی عملی مورد آزمایش قرار دادند. نتایج این آزمایش‌ها چشمگیر بود:

• عملگر با موفقیت توانست موانع را در لوله‌های باریک جابجا کند.
• این سیستم قادر به حمل اشیا در زیر آب بود.

آزمایش‌ها نشان داد که این سیستم، با وجود نرم و انعطاف‌پذیر بودن، می‌تواند کارهای پیچیده‌ای را با دقتی نزدیک به انگشتان انسان انجام دهد. این فناوری کاربردهای گسترده‌ای دارد:

• جراحی‌های ظریف: به دلیل نازکی و انعطاف‌پذیری، این ربات‌ها می‌توانند به راحتی در فضاهای تنگ بدن حرکت کرده و جراحی‌های بسیار ظریفی را انجام دهند.
• ایمنی در محیط‌های صنعتی: ماهیت نرم این ربات‌ها، تعامل آن‌ها با انسان را در محیط‌های کارخانه‌ای بسیار ایمن‌تر می‌کند.

یافته‌های این پژوهش مهم در نشریه معتبر نیچر منتشر شده است.