مثير للإعجاب

قم بإلقاء نظرة على روبوت السباحة هذا خفيف الجسم خفيف الوزن

قم بإلقاء نظرة على روبوت السباحة هذا خفيف الجسم خفيف الوزن

تمكن علماء المواد من تطوير روبوت رقيق الجسم يعمل بالضوء وينجذب إليه. هذا الروبوت قادر على استخدام مصدر ضوء مباشر للسباحة ، دون الحاجة إلى حزمة بطارية أو حبل طاقة.

تم إصدار الورقة في علوم الروبوتات، يلمح إلى كيفية استخدام هذا النوع من التكنولوجيا لحصاد الطاقة البحرية في المستقبل ودفعها.

ذات صلة: الباحثون يطورون روبوتًا ناعمًا يمكنه الصمود أمام سحقه من قبل القدم البشرية

كيف حققوا ذلك؟

نشر فريق من الباحثين من كلية سامويلي للهندسة بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس مؤخرًا تصميمهم الجديد لروبوت سباحة ناعم الجسم. يتحرك الروبوت المسمى OsciBot عن طريق تأرجح "ذيله" ويتم تشغيله وتوجيهه بواسطة مصدر ضوء مباشر.

يعتقد الفريق أن تصميمهم الجديد قد يكون له بعض التطبيقات المثيرة للاهتمام في المستقبل. يمكن أن تفتح ، على سبيل المثال ، فرصًا لتصميمات جديدة للروبوتات العابرة للمحيطات والعلاجات الطبية والسفن المستقلة.

كان الروبوت مستوحى من ظاهرة طبيعية تسمى المحور الضوئي. بعض الكائنات في الطبيعة ، مثل قناديل البحر أو العث ، لديها هذا الميل للتحرك نحو مصدر الضوء.

"يوضح OsciBot أن الحركة عن طريق التذبذب يمكن أن يتم تشغيلها بشكل مباشر [بواسطة] الضوء الثابت ، بدلاً من الاعتماد على الطاقة الضوئية التي تم حصادها وتخزينها في بطارية. إنها مصنوعة بالكامل من مادة ناعمة تسمى هيدروجيل تتضخم عند وضعها في الماء و يستجيب للضوء. لا يحتاج الجهاز إلى بطاريات أو يحتاج إلى ربطه بمصدر طاقة آخر "، يلاحظ البيان الصحفي.

استخدام الضوء لصنع رقصة الهيدروجيل

لإنشاء روبوت جديد ناعم الجسم ومحب للضوء ، احتاج الفريق أولاً إلى تطوير وسيلة لجعل الجسم يتأرجح استجابةً لمصدر طاقة ثابت.

من أجل القيام بذلك ، قاموا أولاً ببناء ملف 2 سم اسطوانة طويلة مرنة هيدروجيل وثبتها في قاع خزان المياه. وجدوا أنه عندما يتم توجيه شعاع من الضوء نحو الأسطوانة ، فإنها تتحرك في الواقع 66 مرة في الدقيقة.

لقد اندهشوا أيضًا عندما وجدوا أنه من خلال تحريك مصدر الضوء ، فإن الأسطوانة تنحني فعليًا إلى اليسار أو اليمين أو لأعلى أو لأسفل ، استجابةً لذلك.

من خلال تغيير طول وسمك الأسطوانة ، تمكنوا أيضًا من التأثير على السرعة التي تتحرك بها الأسطوانة. بناءً على ذلك ، استخدم الفريق نفس الهيدروجيل لبناء روبوت مستطيل الشكل مع ذيل ممتد تحت الماء (كما هو موضح في الفيديو الأول أعلاه).

وفقًا لمقال صحفي في جامعة كاليفورنيا ، "عندما يضرب ضوء الليزر بقعة على الذيل ، ترتفع درجة حرارة هذه البقعة. تؤدي الزيادة الطفيفة في درجة الحرارة إلى إخراج هذا الجزء من الروبوت بعضًا من الماء وتقليص الحجم ، مما يؤدي إلى تحريك الذيل نحو مصدر الضوء. بعد أن يتحرك لأعلى ، يخلق الذيل ظلًا يبرد الجزء الذي كان الليزر يتلامس فيه مع الروبوت ، مما يتسبب في هبوط الذيل مرة أخرى. "

طالما أن الضوء يضرب الهدف ، يمكن تكرار هذه العملية لا نهاية. من خلال المزيد من التجارب ، وجد الفريق أنه يمكنهم جعل الذيل يرفرف 35 مرة في الدقيقة.

كان هذا كافياً ، حسب تقديرهم ، لتحريك الروبوت 1.15 ضعف طول جسمه في الدقيقة.

أوضح Ximin He ، الأستاذ المساعد لعلوم وهندسة المواد بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس ، والباحث الرئيسي في الدراسة أن "توليد التذبذب يعتمد عادةً على مدخلات الطاقة المتقطعة ، مثل الضوء النبضي أو التيار الكهربائي المتردد."

وأضاف "على النقيض من ذلك ، تظهر هذه الدراسة طريقة جديدة لتوليد التذبذب ، باستخدام مدخلات طاقة ثابتة يمكن الوصول إليها بسهولة من البيئة المحيطة وغير مكلفة لتسخيرها".

تمامًا مثل الأسطوانة الثابتة في التجارب السابقة ، يمكنهم جعل الروبوت يوجه من خلال تغيير موضع مصدر الضوء. يمكن حتى توجيهه حول منعطف.

قال يوسين جاو ، المؤلف الرئيسي للدراسة: "هذا دليل أساسي حقًا على أن الضوء المباشر والمستمر يمكن أن يسيطر على الحركة ويحددها".

وأضاف تشاو: "يمكن أن تكون خطوة نحو مجموعة متنوعة من التصميمات الروبوتية غير المقيدة والمدعومة فقط بالضوء المتاح في محيطها ، بدلاً من الاعتماد على البطاريات الثقيلة أو كابلات الطاقة".

ما هي التطبيقات التي يمكن أن تتوفر في العالم الحقيقي؟

من الناحية النظرية ، يمكن توسيع نطاق التصميم لتوفير أشكال جديدة من أنظمة الدفع تحت الماء. يمكن أن يكون لها تطبيقات لأشرعة الرياح التي تستخدم ضوء الشمس للمناورة.

على نطاق أصغر ، يمكن استخدام هذه التقنية لبعض الإجراءات الطبية الدقيقة. بالطبع ، يجب أيضًا إدخال مصدر ضوء مباشر في جسم المريض لجعل هذا عمليًا.

وأوضح تشاو أن "جمال مذبذب الصور الذي يعتمد على الهلام هو بساطته في التصميم". "التفاعل بين المادة الناعمة" الذكية "والضوء البيئي مكّن حركتها ذاتية التنظيم."

حتى أن Zhao ألمح إلى أنه يمكن تكييف التكنولوجيا لتوليد الطاقة - مثل الموجات الصوتية ، أو الإشارات الإلكترونية / المغناطيسية ، على سبيل المثال.

تم نشر الورقة الأصلية في المجلة علوم الروبوتات.


شاهد الفيديو: #تمارين #ظهر خرافية #للمبتدئين (قد 2021).