روبات‌های مورچه‌نما: بلندکردن بار سنگین و عبور از موانع!

توسعه روبات‌های مغناطیسی کوچک در کره جنوبی

دانشمندان در کره جنوبی موفق به توسعه گروه‌های روبات مغناطیسی کوچکی شده‌اند که مانند مورچه‌ها با هم همکاری می‌کنند تا کارهای فوق‌العاده‌ای انجام دهند. این کارها شامل عبور از موانع و جابجایی اشیایی به مراتب بزرگ‌تر از خودشان است. نتایج این تحقیق که در تاریخ ۱۸ دسامبر در نشریه Device منتشر شد، نشان می‌دهد که این گروه‌های میکرو روبات که تحت یک میدان مغناطیسی چرخشی عمل می‌کنند، می‌توانند به انجام کارهای دشواری در محیط‌های چالش‌برانگیز بپردازند. این فعالیت‌ها شامل ارائه درمان‌های کم‌تهاجمی برای شریان‌های مسدود شده و هدایت دقیق موجودات است.

ژونگ جائه وی، نویسنده این تحقیق از دپارتمان مهندسی آلی و نانو در دانشگاه هانیانگ سئول کره جنوبی، می‌گوید: «قابلیت تطبیق بالای گروه‌های میکرو روبات با محیط اطراف و سطح بالای خودمختاری در کنترل گروه برای ما شگفت‌انگیز بود.»

آزمایش عملکرد گروه‌های میکرو روبات

وی و همکارانش عملکرد گروه‌های میکرو روبات با پیکربندی‌های مختلف را در انجام وظایف گوناگون آزمایش کردند. آن‌ها متوجه شدند که گروه‌هایی با نسبت ابعاد بالا می‌توانند بر موانعی به ارتفاع پنج برابر طول بدن یک میکرو روبات صعود کرده و یکی یکی از روی موانع بپرند. یک گروه بزرگ از ۱۰۰۰ میکرو روبات با چگالی بالا، یک قایق تشکیل داد که روی آب شناور بود و دور یک قرص که ۲۰۰۰ برابر سنگین‌تر از هر روبات فردی بود، حرکت کرد و این امکان را فراهم کرد که گروه دارو را از طریق مایع حمل کند.

در زمین‌های خشک، یک گروه روبات توانست بارهایی به وزن ۳۵۰ برابر هر روبات فردی را حمل کند، در حالی که یک گروه دیگر از میکرو روبات‌ها توانستند لوله‌هایی را که شبیه رگ‌های خونی مسدود شده بودند، باز کنند. در نهایت، از طریق حرکات چرخشی و کششی مداری، تیم وی سیستمی را توسعه داد که با استفاده از آن، گروه‌های روبات می‌توانند حرکات موجودات کوچک را هدایت کنند.

تحقیقات جدید در زمینه روبات‌های میکرو

دانشمندان به‌طور فزاینده‌ای به مطالعه چگونگی همکاری گروهی روبات‌ها برای دستیابی به اهداف مشترک علاقه‌مند شده‌اند. این علاقه‌مندی از رفتار مورچه‌ها الهام گرفته شده است که چگونه با هم برای پر کردن فاصله‌ها یا تشکیل یک قایق برای زنده ماندن در سیلاب‌ها همکاری می‌کنند. به همین ترتیب، همکاری باعث می‌شود روبات‌ها در برابر شکست مقاوم‌تر شوند؛ حتی اگر برخی از اعضای گروه نتوانند به هدف برسند، بقیه به انجام حرکات برنامه‌ریزی شده خود ادامه می‌دهند تا زمانی که تعداد کافی از آن‌ها در نهایت موفق شوند.

یکی از محققان می‌گوید: “تحقیقات قبلی در زمینه روباتیک گروهی بر روی روبات‌های کروی متمرکز شده بود که از طریق تماس نقطه‌ای به هم متصل می‌شوند.” در این مطالعه، محققان گروهی از روبات‌های میکرو مکعبی طراحی کردند که با داشتن سطوح بزرگ‌تر، از جاذبه‌های مغناطیسی قوی‌تری برخوردارند. هر روبات میکرو ۶۰۰ میکرومتر ارتفاع دارد و از بدنه‌ای اپوکسی تشکیل شده که با ذرات نئودیمیم-آهن-بور (NdFeB) مغناطیسی پر شده است. این ویژگی به روبات‌ها اجازه می‌دهد تا به میدان‌های مغناطیسی پاسخ دهند و با سایر روبات‌های میکرو تعامل داشته باشند.

با استفاده از یک میدان مغناطیسی که توسط چرخش دو آهنربای متصل ایجاد می‌شود، این گروه می‌تواند به‌طور خودجوش به هم متصل شود. محققان روبات‌ها را برنامه‌ریزی کردند تا در پیکربندی‌های مختلف با تغییر زاویه مغناطیسی به هم بپیوندند. وی می‌گوید: “ما یک روش تولید انبوه مقرون به صرفه با استفاده از قالب‌گیری و مغناطیسی‌سازی در محل توسعه دادیم که هندسه و پروفایل‌های مغناطیسی یکنواختی را برای عملکرد پایدار تضمین می‌کند.”

او همچنین اشاره می‌کند: “در حالی که نتایج این مطالعه امیدوارکننده است، گروه‌ها به سطوح بالاتری از خودمختاری نیاز دارند تا برای کاربردهای واقعی آماده شوند.” او می‌افزاید: “گروه‌های روبات میکرو مغناطیسی به کنترل مغناطیسی خارجی نیاز دارند و توانایی ناوبری خودکار در فضاهای پیچیده یا محدود مانند شریان‌های واقعی را ندارند.” او ادامه می‌دهد: “تحقیقات آینده بر روی افزایش سطح خودمختاری گروه‌های روبات میکرو متمرکز خواهد شد، مانند کنترل بازخورد در زمان واقعی حرکات و مسیرهای آن‌ها.”