راز عبور اختاپوس‌ها از سوراخ‌های تنگ؛ الهامی برای ساخت ربات‌های نرم

دانشمندان با بررسی دقیق رفتار اختاپوس‌ها در محیط‌های محدود، سرانجام به درک این نکته رسیده‌اند که چگونه این موجودات بدون اسکلت، از سوراخ‌هایی بسیار کوچک‌تر از ابعاد بدن خود عبور می‌کنند. این توانایی منحصربه‌فرد که مدت‌ها برای پژوهشگران معمایی بزرگ بود، اکنون از طریق آزمایش‌های مهندسی‌شده و طراحی «اتاق فرار» برای این جانوران، رمزگشایی شده است.

استراتژی‌های متفاوت در عبور از شکاف‌ها

پژوهشگران در این مطالعه با استفاده از محفظه‌های شفاف پلکسی‌گلاس، رفتار دو گونه از جمله اختاپوس معمولی و اختاپوس مایایی را مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان داد که اختاپوس‌ها بسته به میزان تنگ بودن مسیر، از دو الگوی حرکتی متمایز بهره می‌برند:

• در مسیرهای نسبتاً پهن: آن‌ها از یک فرآیند سه‌مرحله‌ای استفاده می‌کنند که شامل بررسی سوراخ با بازوها، عبور بخش اصلی بدن (جبه) و در نهایت بیرون کشیدن بازوهای باقی‌مانده است.
• در مسیرهای بسیار تنگ: آن‌ها یک روش چهارمرحله‌ای را در پیش می‌گیرند؛ به این صورت که ابتدا بازوها را عبور داده، سپس بازوهای دیگر را جابه‌جا کرده و در نهایت با فشرده‌سازی شدید، بخش اصلی بدن را از شکاف عبور می‌دهند.

چالش‌های بیولوژیکی و ساختار بدن

اگرچه بدن این جانوران بسیار انعطاف‌پذیر است، اما همه بخش‌ها یکسان نیستند. وجود بخش‌هایی مانند منقار ساخته شده از کیتین و ساختارهای محافظتی دستگاه عصبی مرکزی، که قابلیت فشرده شدن ندارند، تعیین‌کننده اصلی در انتخاب مسیر و روش عبور هستند.

این رفتار پیچیده نشان می‌دهد که اختاپوس‌ها برای مدیریت هشت بازوی خود در فضاهای محدود، باید سطح بالایی از آگاهی و هماهنگی عصبی داشته باشند.

الهام از طبیعت برای مهندسی رباتیک

این کشف علمی تنها محدود به زیست‌شناسی نیست؛ بلکه پتانسیل بالایی برای انقلاب در حوزه رباتیک نرم دارد. دانشمندان امیدوارند با الگوبرداری از این مکانیسم‌های تغییر شکل، ربات‌هایی طراحی کنند که بتوانند بدون تغییر ابعاد، به مکان‌های دشوار و تنگ دسترسی پیدا کنند.

این فناوری می‌تواند در عملیات‌های جست‌وجو و نجات زیر آوار ساختمان‌ها یا در محیط‌های زیردریایی که دسترسی به آن‌ها برای انسان غیرممکن است، کاربرد حیاتی داشته باشد.

در نهایت، درک نحوه حرکت اختاپوس‌ها مرزهای بین زیست‌شناسی و مهندسی را کم‌رنگ‌تر کرده و راه را برای ساخت ماشین‌های هوشمند و انعطاف‌پذیر هموار می‌سازد.