باحثون في جامعة هارفارد يبنون الأخطبوط الهوائي

ووصف الباحثون وصفهم لعملهم في مجلة Nature ، أن الروبوتات اللينة يمكن أن تحدث ثورة في كيفية تفاعل البشر مع الآلات. واجهت الجهود السابقة لبناء روبوتات متوافقة تماما حواجز الطرق. تحتوي الروبوتات الأخرى ذات الأجسام الخفيفة على مزودات طاقة صلبة أو تم ربطها بأنظمة كهربائية أو هوائية خارجية.

"إن إحدى الرؤية الطويلة الأمد في مجال الروبوتات اللينة كانت تتمثل في إنشاء روبوتات ناعمة تمامًا ، لكن الصراع كان دائمًا في استبدال المكونات الصلبة مثل البطاريات وأجهزة التحكم الإلكترونية بأنظمة لينة مماثلة ثم تجميعها جميعًا" ، قال ذلك. روبرت وود ، أستاذ بكلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة هارفارد جون أ. "يوضح هذا البحث أنه يمكننا بسهولة تصنيع المكونات الرئيسية لروبوت بسيط وخفيف تمامًا ، مما يضع الأساس لتصاميم أكثر تعقيدًا."

الجهاز ، الذي يبلغ عرضه حوالي 7 سم ويشبه الأخطبوط الصغير ، مصنوع من جل السيليكون ذو الصلابة المختلفة. الأخطبوط في جامعة هارفارد يعتمد على "هوائي" ، يعمل بالغاز تحت الضغط ، ولكن ليس بالهواء المضغوط. بدلاً من ذلك ، تتفاعل كمية صغيرة من محلول بيروكسيد الهيدروجين بنسبة 50٪ في خلية الوقود مع محفز بلاتيني وتحول السائل إلى كمية كبيرة من الغاز ، والذي يتدفق إلى أذرع الأخطبوط وينفخ المقصورات داخل الأطراف الثمانية المنفصلة. بعد تنفيس الغاز يسحب الأسلحة إلى موقعها الأصلي.

لا يعتمد octobot على عناصر التحكم الإلكترونية. بدلاً من ذلك ، استخدم الباحثون منطق ميكروفلويديك كوحدة تحكم ناعمة وطريقة طباعة ثلاثية الأبعاد مضمنة متعددة المواد لتصنيع الشبكات الهوائية داخل جسم روبوت مصبوب. تتيح طريقة التجميع الهجينة للفريق استخدام الطباعة الحجرية اللينة والقولبة والطباعة ثلاثية الأبعاد لتصنيع مجموعة من المواد والعناصر الوظيفية اللازمة للتشغيل المستقل غير المربوط للروبوت اللين.

ينظم نظام فحص الصمامات وصمامات التبديل داخل جهاز التحكم اللين تدفق السائل داخل النظام وعبره. يتم تدفق قنوات التدفق على بعد بضع مئات من المايكرونات في وحدة التحكم اللينة. كقياس كهربائي ، تكون صمامات الفحص وخزانات الوقود والمذبذب وغرف التفاعل ومحركات الفتحات أقرب إلى الثنائيات ومكثفات الإمداد ومذبذب الكهرباء ومكبرات الصوت والمكثفات والمقاومات المنسدلة ، على التوالي.

لبدء التشغيل ، يتم ضخ 0.5 مل من الوقود عن طريق مضخة حقنة في كل من خزانتي الوقود. تتوسع خزانات الوقود بشكل مرن إلى ضغط يبلغ حوالي 50 كيلو باسكال ، مما يؤدي إلى دفع الوقود إلى المذبذب. يتضمن المذبذب نظامًا للقرصة وصمامات الفحص التي تعمل على توجيه الوقود بالتناوب إلى غرف التفاعل المحملة بالبلاتين ، حيث تتحلل بسرعة. تمنع صمامات الفحص في اتجاه المصب الغاز المضغوط الناتج من العودة إلى وحدة التحكم اللينة ، ويتدفق إلى المشغلات. يعمل ضغط الغاز على تحويل المشغلات والعادم إلى الغلاف الجوي من خلال فتحة التهوية. عند التنفيس ، يتوقف تدفق الوقود في حجرة رد فعل واحدة ويبدأ التدفق إلى الأخرى ، ويبدأ تسلسلًا مشابهًا في شبكة المحفز الحفاز وشبكة المحرك الأخرى.

يقول ريان تروبي ، طالب دراسات عليا ومؤلف مشارك في البحث ، إن بساطة عملية التجميع تمهد الطريق لتصاميم أكثر تعقيدًا. بعد ذلك ، يأمل فريق هارفارد في تصميم أخطبوط هوائي يمكنه الزحف والسباحة والتفاعل مع بيئته. في يوم من الأيام ، قد يتم استخدام الروبوتات اللينة في العمليات الجراحية أو للضغط على الأدوات أو الكاميرات في أماكن يصعب الوصول إليها.