مکاترونیک نیوز | ربات‌هایی که بر روی مایعات و آب راه می‌روند

به گزارش مکاترونیک نیوز، سیستم های رباتیک چه مزایایی در آزمایشگاه ها دارند؟
اگر بتوان سیستمی داشت که بتواند عملی را به طور تکراری و مستقل انجام دهد، می توان یک محقق را از انجام یک کار یکنواخت راحت کرد. از طرف دیگر، می توان سیستمی را برای انجام یک کار خطرناک مثل یک واکنش شیمیایی که مواد سمی یا انفجاری تولید می کند ، بدون نیاز به محقق داشت. همینطور می توان مواردی را در نظر گرفت که بتوان از چنین عملیات تکراری برای تولید و یا ذخیره انرژی استفاده کرد.
شما از کدامیک از رفتارهای طبیعی برای ایجاد یک سیستم مصنوعی مستقل و مبتنی بر آب الهام گرفتید؟
رفتار طبیعی حشرات، مانند راهروهای آب و برخی از لاروهای حشرات، الهام بخش تحقیقات ما برای ایجاد یک سیستم مصنوعی مستقل و مبتنی بر آب است.
چرا ربات‌هایی که می‌توانند به طور مستقل و پیوسته بدون ورودی الکتریکی کار کنند، هرگز ساخته نشده‌اند؟
تاکنون تلاش ها بر روی سیستم‌های مکانیکی متمرکز بوده است. مدت هاست که ما از تأثیر نیروهای مویینگی بر توانایی حرکت اجسام بر روی سطوح مایع اطلاع داریم. در واقع، آن را اثر “Cheerio” می نامند. آیا تا به حال توجه کرده اید که Cheerios در یک کاسه شیر چگونه جمع می شود؟ این توسط نیروهای مویینگی هدایت می شود که در آن منیسک Cheerio شناور روی شیر به سمت بالا خمیده است. Cheerios به هم می چسبند تا این انحنا را که باعث ایجاد سطح اضافی می شود، از بین ببرند.
ما یاد گرفته‌ایم که چگونه مینیسک را از مثبت به منفی با ساختن لیکوربات‌ها – که شبیه کیسه‌های باز کوچک هستند و فقط 2 میلی‌متر قطر دارند – از سطح مایع آویزان شده و سنگین‌ یا سبک‌ می‌شوند، کنترل کنیم. بنابراین، لبه کیسه ای که آویزان است، بسته به چیزی که اجازه می دهیم در کیسه پخش شود، بالا و پایین می شود.
به عنوان مثال، نمک، کیسه را سنگین‌تر می‌کند و منیسک از مثبت به منفی تغییر می‌کند. اگر ما واکنش دهنده ها را در کیسه پخش کنیم، می توانیم گازی تولید کنیم که باعث می شود کیسه به سمت بالا کشیده شود. اگر مینیسک ظرفی که کیسه ها در آن آویزان هستند مثبت باشد، همانطور که برای آب در ظرف شیشه ای مثبت است، وقتی منیسک کیسه مثبت است، کیسه به سمت دیواره ها کشیده می شود. اگر مبنیسک کیسه را به منفی تبدیل کنیم از دیواره ها دفع می شود.
به سادگی با تغییر علامت مینیسک کیسه، کیسه می تواند به سمت دیواره ها حرکت کند پس ما با بارگذاری اشیا در کیسه روی دیواره، علامت را تغییر می دهیم ، پس دور می شود و مواد بارگیری شده را در محل تحویل می ریزد، مینیسک مثبت می شود و کیسه به دیوار برمی گردد.همینطور که می بینید در مفهوم بسیار ساده اما اغلب، بیشتر چیزهای ساده نادیده گرفته می شوند.
این دستگاه جدید چگونه با خانواده دستگاه های روباتیکی که “Liquibots “نام دارند مقایسه می شود؟

همه سیستم های روباتیک فعلی نیاز به ورودی خارجی دارند.در مورد liquirobot ها به طور کلی ذرات مغناطیسی در ربات تعبیه شده است و میدان های مغناطیسی یک بعدی، دو بعدی یا سه بعدی برای حرکت ربات مورد نیاز است. ما نشان دادیم که همین کار را می‌توانیم با سیستم خود انجام دهیم و در آنجا از یک آهنربای خارجی برای حرکت کیسه به عنوان رابط استفاده می‌کنیم.
با این وجود در طبیعت، حتی میدان مغناطیسی زمین نمی تواند یک جسم را به عقب و جلو حرکت دهد. زیبایی سیستم ما این است که هنگامی که سیستم تنظیم می شود، یک واکنش شیمیایی کاملاً مستقل تغذیه شده توسط واکنش دهنده هایی که از ابتدا در سیستم قرار داده شده اند، رخ می دهد.
درست است که حرکت ما یک حرکت رفت و برگشت ساده است، اما انجام این کار در ابعاد بیشتر باید امکان پذیر باشد.
آیا در طول تحقیقات خود با چالش هایی مواجه شده اید و اگر چنین است، چگونه بر آن ها غلبه کرده اید؟
ما واقعاً در طول تحقیقات خود با هیچ مشکل فنی مواجه نشدیم. هنگامی که ما اصول بازی را درک کردیم، صرفاً موضوع تقویت سیستم برای بهینه سازی عملکرد خاص بود. در واقع، این یک آزمایش بسیار ساده برای درک است.
طبق تحقیقات شما، Liquibot ها بسته به فرمول آنها می تواند وظایف مختلفی را به طور همزمان انجام دهد. برخی از این وظایف چیست؟
اولین کار حرکت مداوم بدون هیچ ورودی خارجی است. دوم انتقال مواد (شیمیایی، پلیمر باردار (الکترولیت ها) یا نانوذرات از یک نقطه در سیستم به نقطه دیگر است. کیسه را می‌توان با کاتالیزورها پر کرد تا واکنش‌های تقسیم‌بندی شده را بتوان متوجه شد. برای این موضوع، کاتالیزورها را می توان از یک نقطه برداشت و به نقطه دیگر تحویل داد تا واکنشی را در محل ریزش تحریک کند، بنابراین واکنش های متوالی ، فرد چنین رفتاری را در بدن می بیند که در آن واکنش های شیمیایی را می توان در یک بخش خاص محدود کرد و سپس واکنش ها را در محفظه دیگری تغذیه کرد.
ما مقاله‌ای در Chem منتشر کردیم که با چنین رفتاری در سیستم‌های پرینت سه بعدی تمام مایع سروکار دارد.
آیا قصد دارید روی سطوح جامد به جای سطوح منحصراً مایع کار کنید؟
رفتاری که مشاهده کردیم فقط با مایعات کار می کند.
مراحل بعدی تحقیق شما چیست؟
در مرحله بعد، ما بر روی Aquabots تمرکز خواهیم کرد – سیستم های تمام آبی چاپ سه بعدی که در آن نانوذرات در سازه ها تعبیه شده اند. ماهیت کاملاً مایع این سازه‌های سه بعدی باید بر محدودیت تغییر شکل‌پذیری که در حال حاضر سیستم‌های ربات نرم ساخته‌شده از مواد لاستیک سیلیکونی را آزار می‌دهد، غلبه کند. ما یک نسخه خطی در حال بررسی در Matter داریم که به دنبال برخی از کارهای قبلی منتشر شده در ACS Nano است. ما همچنین آهنرباهای تمام مایع را کشف کردیم که می‌توانیم مواد فرومغناطیسی تمام مایع را تولید کنیم و ادغام آن در Liquibots یا Aquabots واقعاً جالب خواهد بود.

نام منبع : https://www.azorobotics.com

نام خبرنگار: مریم آموت سر