ساخت ربات دوپایی که با بافت ماهیچه‌ای زنده راه می‌رود

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینیرینگ، محققان مدتهاست روی ربات‌های بیوهیبرید کار می‌کنند. چنین ربات‌هایی دارای اجزای زیستی هستند که می‌توانند فعالیت‌های مشابه انسان را با سهولت بیشتری انجام دهند. مثلا، استفاده از بافت ماهیچه‌ای در داخل یک ربات به آن توانایی مشابهی برای خزیدن و شناکردن می‌دهد، درست مانند انسان‌ها.

تلاش‌های قبلی برای ساخت ربات‌های بیوهیبرید نشان داده است که این ربات‌های دوپا می‌توانند بچرخند. با این حال، حتی اگر یک ربات یاد بگیرد که از موانع اجتناب کند، لزوماً چرخش آن تیز نیستند.

مهندسان دانشگاه توکیو در تلاش برای آموزش چرخش تند و تیز یک ربات بیوهیبرید، از طراحی زیرکانه تری برای ربات خود استفاده کرد تا بتواند حرکات ظریف تری را انجام داده و راه رفتن انسان را تقلید کند.

قسمت بالایی این ربات از جنس فوم است که به شناور شدن در آب کمک می‌کند و پا‌های سنگینی داشت که به آن کمک می‌کرد صاف بایستد. این اسکلت از لاستیک سیلیکونی ساخته شده بود که باعث انعطاف پذیری و خم شدن آسان آن می‌شد. این گروه بافت ماهیچه‌ای اسکلتی رشد یافته در آزمایشگاه را به لاستیک سیلیکونی هر پا متصل کردند تا یک ربات بیوهیبرید بسازند.

در این طرح، بافت ماهیچه‌ای جایگزین محرک‌های مورد استفاده در طراحی‌های معمولی ربات می‌شود. از آنجایی که سیگنال‌های الکتریکی باعث کارکرد محرک‌ها می‌شوند، محققان از سیگنال‌های الکتریکی نیز برای به کار انداختن بافت ماهیچه‌ای استفاده کردند.

ارسال جریان الکتریکی از طریق عضله، موجب انقباض آن و بلندشدن پا شد. هنگامی که جریان از بین رفت، پاشنه‌ی پا به جلو فرود آمد. با تغییر متناوب جریان الکتریکی بین دو پا در هر پنج ثانیه، پژوهشگران توانستند یک حرکت «پیاده روی» داشته باشد.

سرعت ربات همچنان بسیار پایین بود و تنها ۵.۴ میلی متر حرکت را در یک دقیقه مدیریت می‌کرد؛ یعنی ۰.۰۰۲ مایل در ساعت. محققان حتی توانستند ربات را به چرخش ۹۰ درجه‌ای وادار کنند و هر پنج ثانیه فقط یک پا را به طور مکرر بچرخانند. در مقابل، پای دیگر به عنوان لنگر عمل می‌کرد. چرخش بیش از یک دقیقه طول کشید، اما نشان داد که ربات عضلانی می‌تواند راه برود، توقف کند و چرخش‌های دقیق انجام دهد.

مجریان این طرح می‌گویند: در حال حاضر به صورت دستی یک جفت الکترود را حرکت می‌دهند تا یک میدان الکتریکی را به صورت جداگانه روی پا‌ها اعمال کنند، که زمان می‌برد. در آینده، با ادغام الکترود‌ها در ربات، انتظار داریم سرعت را به طور موثرتری افزایش دهیم.

این محققان قصد دارند مفاصل و بافت‌های عضلانی ضخیم تری را برای آزمایش‌های آینده اضافه کند و حرکات قوی‌تر و پیچیده تری را ممکن کند. آنها همچنین برای ارتقای اجزای زیستی ربات، باید یک سیستم تامین مواد مغذی را ادغام کنند که به حفظ و کارکرد بافت‌ها در هوا کمک می‌کند.

نتایج این مطالعه در نشریه Matter منتشر شده است.