أول روبوت آلي ناعم مستقل في العالم يعمل ببيروكسيد الهيدروجين

Octobot روبوت. الصورة: معهد الهندسة الإلكترونية. Vissa

في السنوات الأخيرة ، كان العلماء يجربون بنشاط الإلكترونيات اللينة. المواد اللينة المرنة أكثر راحة في الحياة بشكل عام من المعدن الصلب والبلاستيك. ينطبق هذا على أي كائن تقريبًا. الإلكترونيات والروبوتات ليست استثناء. لذلك ، من المنطقي افتراض أن المستقبل يكمن بالضبط في الروبوتات الناعمة. سيتم ارتداء هذه الكائنات السيبرانية المرنة والمرنة على الرأس وسحبها على الجسم ، إلى الداخل. لا يخافون من الماء والتآكل ، يمكن أن ينزلقوا أو ينزلقوا على الأسطح المائلة. إنهم لا يخافون من الضرر والتشوه وما إلى ذلك. - لديهم مزايا عديدة على الهياكل الصلبة[1] [2] . ومن الرائع أن تقوم بالسكتة الدماغية وتجفيفها على الجسم المرن.

تم إنشاء آليات ناعمة تمامًا بدون تفاصيل صلبة واحدة من قبل ، لكنها كانت روبوتات بدائية مثل اليرقات . الآن ، حقق المهندسون من جامعة هارفارد النجاح من خلال إظهار أول روبوت مستقل تمامًا في العالم Octobot في صورة أخطبوط لطيف ، يتحرك بسبب التفاعل الكيميائي لتقليل بيروكسيد الهيدروجين (H ₂ O ₂ ).



المخترعون في معهد هارفارد للهندسة الحيوية. تعتقد Vissa أن هذه الروبوتات مناسبة بالفعل للإنتاج الضخم باستخدام عملية تكنولوجية بسيطة ، بما في ذلك البطاريات الناعمة والدوائر الإلكترونية الناعمة. يمكن أن يكون هذا التصميم البسيط مكونًا رئيسيًا لإنشاء المزيد من الروبوتات الناعمة الأكثر تعقيدًا للمستقبل.

تتم طباعة معظم أجزاء Octobot على طابعة ثلاثية الأبعاد ، ثم يتم غمر الدوائر الموصلة للكهرباء وأوعية الغاز في جسده بواسطة الطباعة الحجرية.


يتم ضغط أوعية الغاز بواسطة الطباعة الحجرية. رسم توضيحي: معهد الهندسة الإلكترونية. فيس


الفني عملية تصنيع Octobot. الصورة: معهد الهندسة الإلكترونية. Vissa

يتحرك الروبوت بسبب الغاز المنطلق من بيروكسيد الهيدروجين - الوقود. يتحرك السوائل عبر الجسم ، ويضخم الغاز الأطراف. لقد صمم العلماء شبكة ماكرة من الأوعية الدقيقة لتحريك السوائل في جميع أنحاء الجسم. تم تصميم هذه الشبكة من الأوعية بحيث عندما تتورم بعض أجزاء الأطراف ، يتم نفخ بعضها الآخر في تسلسل محدد مسبقًا يسمح للروبوت بالتحرك. يتم تنفيذ خوارزمية التورم والتورم في مخطط منطقي بسيط.


الرسم البياني المنطقي للروبوت. رسم توضيحي: معهد الهندسة الإلكترونية.

يعمل Vissa Robot على محلول بيروكسيد الهيدروجين بنسبة 50٪. للمقارنة ، تستخدم معظم المنتجات المنزلية عادةً حلًا بنسبة 5٪.

يمكن للروبوت تحريك أطرافه بشكل مستقل ، بدون تحكم خارجي ، لذلك يعتبر مستقلًا. تغيير الضغط في الأطراف هو الطريقة الرئيسية للحركة لجميع الروبوتات الناعمة ، والآن وجد العلماء لأول مرة طريقة لبدء هذه العملية تمامًا في وضع عدم الاتصال.

يتحلل بيروكسيد الهيدروجين على الفور إلى الماء والأكسجين الغازي عند ملامسة البلاتين على جدران القنوات - في تلك المناطق التي يحدث فيها تورم في الأطراف. يظهر تفاعل كيميائي مع بيروكسيد الهيدروجين بتركيز 50٪ و 90٪ في الفيديو.



يأخذ الغاز حجمًا أكبر 160 مرة من السائل. ونتيجة لذلك ، يتحرك Octobot الأطراف. الآن يمكنه تحريك مخالب من 4 إلى 8 دقائق على ملليلتر واحد من محلول بيروكسيد الهيدروجين.

تم تصميم شبكة microvessel بمشاركة الكيميائي الشهير جورج وايتسايد ، الفائز بالعديد من الجوائز المرموقة (وفقًا لويكيبيديا ، هذا هو أول الكيميائي الأكثر اقتباسًا في العالم من عام 1992 إلى عام 2002 ، وكذلك أول الكيميائي الأكثر اقتباسًا في العالم في عام 2011 السنة ، مؤشر هيرش = 169). كما أنه يعمل في معهد الهندسة الإلكترونية. Vissa.


Octobot شبكة الروبوت microvessel تحت المجهر. رسم توضيحي: معهد الهندسة الإلكترونية. Vissa

يبدو التصميم واعدًا لبعض مجالات استخدام الروبوتات ، بما في ذلك داخل جسم الإنسان. بطبيعة الحال ، فإن النظام الذاتي الفيزيائي الكيميائي نفسه أبسط من الروبوتات المعتادة ذاتية التحكم التي يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر ، ولكن هذا هو أول تصميم من نوعه في العالم ، إذا جاز التعبير ، إثبات صحة المفهوم ، أي إثبات جدوى الفكرة. تم اختيار عامل شكل الأخطبوط بشكل تعسفي: "قررنا أن الأخطبوط يبدو رائعًا" ، كما يقول مايكل وينر ، المؤلف الرئيسي للصحيفة. "اعتقدنا أن مثل هذا الأخطبوط الرائع سيساعد على جذب الناس إلى الروبوتات اللينة."

في الإصدار التالي ، يريد المطورون تعليم Octobot السباحة والتفاعل مع الأشياء المحيطة. للقيام بذلك ، سيكون من الضروري تعقيد منطقها وربما تعقيد شبكة الأوعية الدقيقة.

يبدو هذا الأخطبوط الآن مضحكًا وغير مفيد ، لكنه يجعل من الممكن تخيل المستقبل الذي ستصبح فيه الروبوتات المستقلة ذاتيًا حقيقية.

العمل العلمي "تصميم متكامل واستراتيجية الإنتاج تماما لينة، والروبوتات المستقلة"، نشرت 24 أغسطس 2016 في مجلة الطبيعة (دوى: 10.1038 / nature19100، قوات الدفاع الشعبي ).

الأدب

<sup>[1] Rus، D. & Tolley، MT تصميم وتصنيع ومراقبة الروبوتات الناعمة. الطبيعة 521 ، 467-475 (2015). عودة إلى المقال

[2] Wang، L. & Iida، F. تشوه في الروبوتات المادة اللينة: التصنيف والتوصيف الكمي. IEEE روبوت. آلي. ماج. 22 ، 125-139 (2015). عودة إلى المقال</sup>

Source: https://habr.com/ru/post/ar396981/