چاپ

پیام سپاهان -

برای دیدن این کلیپ لطفا امکان استفاده از جاوا اسکریپت را در مرورگر خود فعال نمایید،و از مرورگر خود را بروزرسانی نمایید

جی اس ام / پژوهشگران ربات‌هایی ریزی شبیه کرم شب‌تاب ساخته‌اند که هنگام پرواز نورتابی می‌کنند و می‌توانند با کمک علائم نوری با هم در ارتباط باشند.
کرم‌های شب‌تابی که در شب‌های گرم تابستان از خود نور می‌افشانند، در واقع بدین‌وسیله با هم ارتباط برقرار می‌کنند. دانشمندان ام‌آی‌تی با اقتباس از همین رفتار کرم‌های شب‌تاب، ربات‌های نرم و کوچکی طراحی کرده‌اند که با استفاده از ماهیچه‌های مصنوعی بال‌ می‌زنند و ضمن پرواز نور رنگی منتشر کنند.
این ربات‌ها با نورتابی الکتریکی یا اصطلاحاً با خاصیت برق‌درخشیِ خود (electroluminescence) با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. مثلا اگر ربات‌ها را برای ماموریت امداد و نجات درون ساختمان مخروبه‌‌ فرستادید و یکی از ربات‌ها مصدومان را پیدا کرد، می‌تواند با نورتابی به ربات‌های دیگر علامت دهد تا به کمکش بیایند. «برق‌درخش‌ها» موادی هستند که وقتی به آن‌ها برق اعمال می‌شود، می‌درخشند.
این میکروربات‌ها تقریبا هم‌وزن گیره کاغذ هستند و چنان سبکند که نمی‌توانند هیچ حسگری را با خود حمل کنند. پس پژوهشگران باید با استفاده از دوربین‌های بزرگ فروسرخ آن‌ها را دنبال می‌کردند، اما این شیوه در فضاهای باز کارایی چندانی نداشت. لذا آن‌ها راه‌کار جدیدی را جایگزین کردند و نشان دادند که می‌توانند ربات‌ها را با استفاده از نوری که منتشر می‌کنند و با کمک تنها 3 دوربین تلفن همراه بدقت ردیابی کنند.
«کِوین چن»، استادیار دپارتمان مهندسی برق و علوم کامپیوتر ام‌آی‌تی می‌گوید، ربات‌های بزرگ به چندین طریق (مثلا با استفاده از بلوتوث و دیگر فناوری‌های بی‌سیم) می‌توانند با هم در ارتباط باشند، اما ربات‌های ریز که انرژی محدودی دارند، به الگوهای ارتباطی جدیدی نیاز دارند.
او و همکارانش برای این منظور، درون ماهیچه‌های مصنوعی ذرات برق‌درخش بسیار ریزی کار گذاشتند. با این کار، وزن ربات تنها 2.5 درصد افزایش یافت و کیفیت پرواز آن‌ها نیز تنزل پیدا نکرد.
محققان برای ساخت عملگرهای نرم مکانیکی (soft actuator) یا همان ماهیچه‌های مصنوعی که بال‌های ربات را باز و بسته می‌کنند، قبلا شیوه ساخت جدیدی پیدا کرده بودند. این ماهیچه‌های مصنوعی از چند لایه پلیمر نرم یا اصطلاحا الاستومر و الکترودهایی از جنس نانولوله‌‌ کربنی ساخته شده‌اند که آن‌ها لایه‌لایه کنار هم می‌چینند و سپس به‌نرمی لوله می‌کنند تا بشکل استوانه درآید. وقتی به این استوانه ولتاژ اعمال می‌شود، الکترودها الاستومر را می‌فشارند و بال‌ها در اثر فشار مکانیکی بازوبسته می‌شوند.
محققان برای ساخت ماهیچه‌های مصنوعیِ نورتاب، ذرات سولفات روی را که خاصیت برق‌درخشی دارند، درون الاستومر جای دادند، البته برای این منظور باید بر چند چالش غلبه می‌کردند.
محققان باید الکترودی می‌ساختند که جلوی نور را نگیرد. آن‌ها برای ساخت چنین الکترودی از نانولوله‌های کربنی بسیار شفاف بهره بردند که ضخامت‌شان فقط چند نانومتر بود و نور را از خود عبور می‌دادند.
اما ذرات روی فقط زمانی می‌درخشند که میدان الکتریکی قوی و پربسامدی بر آن‌ها اعمال شود، زیرا در این‌صورت، میدان الکتریکی الکترون‌های موجود در ذرات روی را تحریک و فوتون‌های نور را پخش می‌کند. محققان برای ایجاد چنین میدان الکتریکی قدرتمندی به ماهیچه‌های مصنوعی یا همان عملگرهای نرم مکانیکی، ولتاژ قوی اعمال کردند و سپس ربات را با بسامد (فرکانس) بالا به کار انداختند تا ذراتِ روی، نورتابی کنند.
محققان پس از تولید پیش‌نمونه‌ی عملگر نرم، دریافتند که افزودن ذرات روی کیفیت آن‌را کاهش می‌دهد و آن‌را شکننده می‌کند. «کیم» برای رفع این مشکل، فقط در لایه الاستومر فوقانی ذرات روی کار گذاشت. ضخامت آن لایه فقط چند میکرومتر شد تا توانِ خروجی آن کاهش نیابد. با این‌کار، عملگر نرم فقط 2.5 درصد سنگین‌تر شد، کیفیت پروازش کاهش نیافت و نورافشانی هم کرد.
نحوه ترکیب شیمیایی ذراتِ روی، رنگ نور را تغییر می‌دهد. محققان در ماهیچه‌های مصنوعی از ذرات سبز، نارنجی و آبی بهره بردند تا هر کدام‌شان یکی از آن رنگ‌ها را بدرخشاند. ضمنا در فرآیند ساخت کاری کردند تا عملگرها بتوانند در چند رنگ و با چند الگوی متفاوت نورافشانی کنند.

پیام سپاهان

دنبال کردن ربات‌های نورتاب
پژوهشگران ویژگی‌های مکانیکی عملگرها را آزمودند و شدت نورشان را با نورسنج اندازه گرفتند. آن‌ها با استفاده از سامانه‌ ردیابِ حرکت، برای ربات‌ها آزمون پرواز ترتیب دادند. هر عملگرِ برق‌درخش، نقشِ علامت‌گذارِ فعال را بازی می‌کرد و می‌شد با دوربین تلفن همراه آن‌‌ها را ردیابی کرد. دوربین‌های تلفن همراه، همه رنگ‌های نور را شناسایی می‌کنند. یک برنامه رایانه‌ای مخصوص نیز ساخته شد تا وضعیت و ارتفاع ربات‌ها را با کمک سامانه ثبت حرکت فروسرخ ردیابی ‌کند.
در واقع، پژوهشگران به‌جای سامانه‌های حرکت‌یابِ چندده هزار دلاری از سخت‌افزارهای ارزان بهره بردند و با این حال، نتایج بسیار شبیه بود.
محققان قصد دارند سامانه ردیاب حرکت را چنان بهبود دهند که بتواند ربات‌ها را بی‌درنگ ردیابی کند. همچنین می‌کوشند طوری از علائم کنترلی بهره ببرند که ربات‌ها تقریبا مثل کرم‌های شب‌تاب بتوانند نورشان را طی پرواز و ارتباط با یکدیگر روشن و خاموش کنند.
موادی را که خاصیت برق‌درخشی دارند، می‌توان با استفاده از تجهیزات نه‌چندان پیشرفته یا حتی با کمک ربات‌های سیار بزرگتر نیز از فاصله دور ردیابی کرد. شاید چنین قابلیتی در دنیای واقعی کاربردهایی داشته باشد.