ربات‌های نرم رشد می‌کنند
تاریخ انتشار: ۸ مهر ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۱۰۵۸۰۲
به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از وبگاه سایِنس دِیلی (Science Daily)، یک تیم میان‌رشته‌ای متشکل از دانشمندان و مهندسان دانشگاه مینه‌سوتا، در آمریکا، فرایند اکستروژن (رانش) را با الهام از گیاهان طراحی کرده‌اند که در نوع خود نخستین است و رشد موادمصنوعی را ممکن می‌سازد. روش جدید، این امکان را برای پژوهشگران فراهم می‌کند که ربات‌های نرم بهتری بسازند که می‌توانند در مکان‌های صعب‌العبور، محیط‌های پیچیده و برخی قسمت‌های داخل بدن انسان حرکت کنند.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
کریس الیسون (Chris Ellison)، استاد گروه مهندسی شیمی و علم مواد دانشگاه مینه‌سوتا، گفت: طراحی روش‌های جدید تولید برای رقابت‌پذیری و ارایه محصولات جدید به مردم بسیار مهم است. در بخش رباتیک، ربات‌ها بیش از پیش در محیط‌های خطرناک و دورافتاده استفاده می‌شوند و این همان‌جایی است که این کار باید تأثیرش را بگذارد.
رباتیک نرم یک رشته نوظهور است که ربات‌ها در آن از مواد نرم و انعطاف‌پذیر ساخته می‌شوند. ربات‌های نرم در حال رشد می‌توانند مواد جدیدی ایجاد کنند و در حین حرکت، «رشد» کنند. می‌توان از این ماشین‌ها برای انجام عملیات در مناطق دورافتاده ای استفاده کرد که انسان نمی‌تواند به آنجا برود؛ مانند بازرسی یا نصب لوله‌های زیرزمینی یا حرکت داخل بدن انسان برای کاربردهای زیست‌پزشکی.
ربات‌های نرم فعلی که در حال رشد هستند، دنباله‌ای از مواد جامد را پشت سر خود می‌کشند و می‌توانند از گرما یا فشار برای تبدیل آن مواد به ساختاری دائمی‌تر استفاده کنند که شباهت زیادی به نحوه تغذیه چاپگر سه‌بعدی با رشته جامد برای تولید محصول شکل‌دار خود دارد. به هر حال، کشیدن مواد جامد در اطراف خم‌ها و پیچ‌ها دشوارتر می‌شود و حرکت ربات‌ها را در مواجهه با موانع روی زمین یا مسیرهای پرپیچ‌وخم دشوار می‌کند.
تیم دانشگاه مینه‌سوتا این مشکل را با طراحی یک ابزار جدید برای اکستروژن حل کرد: فرایندی که مواد در آن از طریق یک دهانه عبور می‌کنند تا شکلی خاص ایجاد کنند. استفاده از این فرایند جدید به ربات اجازه می‌دهد تا به جای ساخت مواد مصنوعیِ خود با استفاده از مواد جامد، آنها را با مایعات بسازد.
دانشمندان می‌گویند: از نحوه رشد گیاهان و قارچ‌ها الهام گرفتیم. گیاهان و قارچ‌ها موادی را در انتهای اندام خود، هم در نوک ریشه و هم در شاخه‌های جدید، جمع می‌کنند و ما این فرایند را به یک سیستم مهندسی ترجمه کردیم.
گیاهان از آب برای انتقال بلوک‌های ساختمانی استفاده می‌کنند که هم‌زمان با رشد گیاه به ریشه‌های جامد تبدیل می‌شوند. پژوهشگران با استفاده از تکنیکی به نام فوتوپلیمریزاسیون که در آن از نور برای تبدیل مونومرهای مایع به ماده جامد استفاده می‌شود، توانستند با استفاده از مواد مصنوعی از این فرایند تقلید کنند. با استفاده از این فناوری، ربات نرم می‌تواند به‌آسانی از موانع و مسیرهای پرپیچ‌وخم عبور کند بدون اینکه نیاز داشته باشد مواد جامد را پشت سر خود بکشد.
این فرایند جدید در تولید نیز کاربرد دارد. پژوهشگران در این تکنیک فقط از مایع و نور استفاده می‌کنند؛ در نتیجه، احتمالاً به عملیاتی که از گرما، فشار و ماشین‌آلات گران‌قیمت برای ایجاد و شکل‌دادن به مواد استفاده می‌کند، نیازی نیست.
برچسب‌ها ربات رباتیک چاپ سه بعدی ایالات متحده آمریکا فناوری برگزیدگان علممنبع: ایرنا
کلیدواژه: ربات رباتیک چاپ سه بعدی ایالات متحده آمریکا فناوری برگزیدگان علم ربات رباتیک چاپ سه بعدی ایالات متحده آمریکا فناوری برگزیدگان علم ربات های نرم مواد جامد ربات ها
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.irna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایرنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۱۰۵۸۰۲ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
چرا ربات‌ها و هوش مصنوعی هنوز به گرد پای حیوانات نرسیده‌اند؟
غزال زیاری: دنیای رباتیک مدرن مملو از ماشین‌های ساخت دست بشر است که از دنیای حیوانات تقلید می‌کنند؛ از سگ‌های ربات که در استادیوم‌ها به نقشه‌برداری می‌پردازند تا ربات‌های اکتشافگری که با الهام از بابا لنگ دراز ساخته شده‌اند؛ هر چیزی را که تصور کنید، در این جمع وجود دارد. پیشرفت در سیستم‌های هوش مصنوعی، مواد مصنوعی جدید و چاپ سه‌بعدی باعث بهبود توانایی این ربات‌ها در دویدن، بالا رفتن و دور زدن موانع شده است.
ولی حتی با وجود پیشرفت‌های فنی و سرمایه‌گذاری‌های هنگفت در صنعت رباتیک طی سال‌های اخیر، ماشین‌های مکانیزه هنوز هم در رقابت با نمونه‌های بیولوژیک خود (حیوانات)، فاصله زیادی دارند و عقب‌ترند. همین مشاهدات، عملا زیربنای مطالعات جدیدی شده که توسط گروهی از محققان انجام شده و نتایج آن در مجله Science Robotics منتشر شده است.
محققان برای انجام این بررسی، پنج "زیرسیستم" مختلف مرتبط با دویدن را مدنظر قرار داده و به مقایسه آنها بین حیوانات و همتایان روبات‌شان پرداختند. حیواناتی که استخوان و بافت دارند، شاید در نگاه اول، از هر حیث جزئی، بدتر و ضعیف‌تر از ربات‌ها و ماشین ها به نظر برسند. اما محققان در جریان این بررسی متوجه شدند که مزایای واقعی این حیوانات، در کنترل پیچیده و به هم پیوسته آنها بر بدن‌هایشان است و همین قابلیت همکاری روان، باعث می‌شود تا این حیوانات چیزی فراتر از یک مجموعه اجزای جداگانه باشند.
تام لیبی، مهندس ارشد تحقیقات بین‌المللی SRI و یکی از نویسندگان مقاله، در این رابطه گفت: « ما در جریان این تحقیق متوجه شدیم که به جز در موارد استثنایی جزئی، زیرسیستم‌های مهندسی عملکرد بهتری نسبت به معادل‌های بیولوژیکی‌شان داشتند و گاهی حتی به مراتب بهتر از آنها عمل می‌کردند. در عین حال کاملا واضح است که اگر بخواهیم در سطح کلی سیستم، حیوانات را با ربات‌ها مقایسه کنیم، حیوانات از نظر حرکت، شگفت‌انگیزند و ربات‌ها هنوز نتوانسته‌اند به گرد پای حیوانات برسند.»
بهره‌گیری حیوانات از پیچیدگی‌های زیستی و نسل‌های فرگشتهر یک از پنج محقق این پروژه روی یکی از زیرسیستم‌های خاص مرتبط با دویدن حیوانات و ربات‌ها متمرکز بودند. این سیستم‌ها به پنج زیرشاخه "قدرت"، "قاب"، "فعالیت و عملکرد" ، "احساس" و "کنترل" تقسیم شدند. به شکل انفرادی، ربات‌ها تقریبا در همه این زیرشاخه‌ها، از حیوانات پیشی می‌گیرند. مثلا در مورد قاب‌ها (چارچوب‌ها) ربات‌های مجهز به بدنه فیبر کربنی سبک و مستحکم می‌توانند ساختارهای جرمی بزرگ‌تری را بدون خم شدن در مقایسه با استخوان‌های حیوانات پشتیبانی کنند. محققان حتی به این نتیجه رسیدند که سیستم کنترل کامپیوتری یک ربات از نظر زمان تاخیر و پهنای باند کلی از سیستم عصبی حیوانات، عملکرد بهتری دارد.
با این حال اگرچه ربات‌ها ظاهراً قطعات مجزای قوی‌تر و مستحکم‌تر دارند ولی حیوان‌ها در انسجام دادن به قطعات مجزا و ساخت یک "کل" منسجم، ماهرترند.وقتی که در محیط‌های واقعی، حیوانات و ربات‌ها را مورد آزمایش قرار می‌دهید، این تفاوت به وضوح آشکار می‌شود.
این در حالی است که ربات‌های جدیدتر می‌توانند سریع شتاب بگیرند و حتی حرکات آکروباتیک انجام دهند ولی از نظر روان بودن و سازگاری در مقایسه با همتایان بیولوژیکی خود (حیوانات) عملکرد ضعیف‌تری دارند. گاهی ربات‌ها در زمین‌های سخت به دردسر می‌افتند، اما حیوانات این توانایی را دارند که بدون هیچ زحمتی بر موانعی مانند گل، برف، پوشش گیاهی و آوار غلبه کنند و بدون فکر کردن این کار را انجام خواهند داد.
مکس دونلان، استاد گروه فیزیولوژی زیست‌پزشکی و حرکت‌شناسی دانشگاه فریزر در این باره توضیح داد: «یک حیوان وحشی می‌تواند هزاران کیلومتر در زمین‌های ناهموار حرکت کند و یک بز کوهی به راحتی روی صخره‌های واقعی جای پایی پیدا می‌کند که حتی به چشم نمی‌آید و به راحتی از صخره‌ها بالا می‌رود؛ سوسک‌ها حتی در شرایطی هم که پای‌شان را از دست بدهند، می‌توانند بدون کاهش در سرعتشان به حرکت ادامه دهند. ولی ما هیچ رباتی با این میزان استقامت، چابکی و استحکام نداریم.»
سبقت ربات‌ها از حیواناتحیوانات هم‌چنین برتری بزرگ دیگری نیز دارند: زمان. گرچه ربات‌های مدرن در چند دهه گذشته واقعاً پیشرفت کرده‌اند ولی حیوانات میلیون‌ها یا در برخی موارد میلیاردها سال این روند فرگشتی را طی کرده‌اند که این یکامتیاز ذاتی و چشمگیری برای حیوانات نسبت به مهندسی است. اما از سوی دیگر، کار تحسین‌برانگیز ربات‌ها آن بوده که این شکاف را با سرعت خیره‌کننده‌ای پر کرده‌اند. از همین رو محققان خوشبینند که ربات‌ها در روزگاری نه چندان دور، بتوانند از حیوانات پیشی بگیرند.
پروفسور سام باردن، دانشیار گروه مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه واشنگتن در این باره گفت: «روند پیشرفت ربات‌ها خیلی سریع‌تر است؛ چرا که فرگشتی بدون جهت است. راه‌هایی وجود دارد که به لطف مهندسی ربات‌ها می‌توانیم خیلی سریع‌تر از فرگشت با انتخاب طبیعی حرکت کنیم؛ اما باید این را هم در نظر داشت که فرگشت، شروع بزرگی در گذشته دور داشته است.»
محققان امیدوارند این یافته‌ها بتواند به توسعه آینده ربات‌های دونده کمک کند. سازندگان ربات‌ها می‌توانند با بهره‌گیری از این یافته‌ها، تصمیم بگیرند که بیشتر وقت و تلاش‌شان را روی یکپارچه‌سازی اجزای آنها متمرکز کنند تا بتوانند سخت‌افزار قوی‌تر و بهتری بسازند. درسی که ما از زیست‌شناسی می‌گیریم این است که گرچه بهبودهای بیشتر در اجزا و زیرسیستم‌ها مفید است، اما بهترین فرصت برای بهبود ربات‌های دونده، بهره‌گیری بهتر از قطعات موجود به نظر می‌رسد.
منبع: popsci
۵۴۵۴
برای دسترسی سریع به تازه‌ترین اخبار و تحلیل رویدادهای ایران و جهان اپلیکیشن خبرآنلاین را نصب کنید. کد خبر 1899702
خودکشی از رزیدنتها به پزشکان رسیده؛ چرا دکتر سمیرا آلسعیدی خودکشی کرد؟/ «خودکشی پزشکان بهمثابه یک انتحار اجتماعی است»