سرمایه‌گذاری و توسعه ریزروبات‌ها برای صنایع گوناگون

ریزروبات‌ها در آینده نزدیک کارکردهای مختلفی خواهند داشت، از پاک‌سازی اقیانوس‌ها از دی‌اکسید کربن گرفته تا انتقال دارو در بدن و پاک‌سازی مناطق خطرناک همگی با استفاده از ریزروبات‌ها امکان‌پذیر است. اما برای آن‌که بتوانیم از ریزروبات‌ها در حوزه‌های مختلف علم استفاده کنیم، باید مانع مهمی را از پیش روی آن‌ها برداریم. به دلیل وجود نیروهای مختلف و منحصر به فردی در مقیاس میکرو  و نانو و شرایط ویژه‌ای که این نیروها دارند، پژوهش‌گران هنوز موفق نشده‌اند به درستی درک کنند، ریزروبات‌ها چگونه می‌توانند به بهترین عملکرد و کارایی خود دست یابند.

دیود کاپلری استادیار مهندسی مکانیک دانشگاه پوردو در این ارتباط گفته است: «با استفاده از یک روبات معمولی این توانایی را دارید تا جسمی را بلند کرده و آن‌را در مکان موردنظر خود قرار دهید. ما می‌دانیم که قوانین فیزیک در پس‌زمینه بر کارکرد این روبات‌ها تاثیرگذار هستند. همچنین ابزارهای شبیه‌سازی مختلفی برای کنترل و برنامه‌ریزی این مدل روبات‌ها به ما کمک می‌کنند. اکنون ما علاقه‌مند شده‌ایم تا همین کار را در مقیاس بسیار کوچک انجام دهیم. اما مشکل این است که فیزیک در این مقیاس به خوبی درک نشده است. در مقیاس کلان، زمانی‌که پدال گاز را فشار می‌دهید، اطمینان دارید که ماشین شما به سمت جلو حرکت می‌کند و زمانی‌که فرمان ماشین را به چرخش درمی‌آورید مشاهده می‌کنید که ماشین به چپ یا راست منحرف می‌شود. اما در مقیاس نانو زمانی که انتظار دارید به سمت جلو حرکت کنید، تغییری در سیستم به وجود می‌آید و ممکن است شما را به چپ یا راست منحرف می‌کند. این مشکل به دلیل عدم قطعیت به وجود می‌آید. ما در نظر داریم این عدم قطعیت را کاهش دهیم.»

مطلب پیشنهادی

ربات جدیدی از پژوهش‌گران دانشگاه ورشو

نرم‌تن ۱۵ میلی‌متری که ده برابر اندازه خود حمل می‌کند!

این مشکل باعث شده است تا گروهی از دانشمندان به سرپرستی کاپلری کار روی توسعه نوع جدیدی از حس‌گر اندازه‌گیر نیروی مبتنی بر تصویر (vision-based force sensor) را آغاز کنند که از دوربین‌های با دقت بالا استفاده کرده و قادر است حرکات اجزای مختلف روبات‌ را اندازه‌گیری کند. به‌طوری که بر مبنای تغییر شکل مولفه‌های روبات‌، نیروی وارد شده را با بالاترین دقت ممکن مورد محاسبه می‌کند. داده‌های به دست آمده برای طراحی درست و دقیق سامانه ریزروباتی نقش کلیدی دارند. کاپلری در این ارتباط گفته است: «به دلیل وجود نیروهای چسبندگی (adhesion forces)، شما با مشکل چسبیدن ذرات به یکدیگر روبرو هستید و همین موضوع باعث شده است تا همه چیز غیر قابل پیش‌بینی شوند. فاکتورهایی همچون نیروهای واندروالس، الکترواستاتیک و کشش سطحی باعث به هم چسبیدن اجزای کوچک می‌شوند. به‌طوری که روی عملکرد آن‌ها تاثیر نامطلوب می‌گذارند..»

این پژوهش‌گران در نظر دارند سامانه حسی سه بعدی با تفکیک‌پذیری بالا و با قابلیت بزرگ‌نمایی ساختارهای ویژه‌ زمانی‌که روبات در حال حرکت یا تغییر شکل است را طراحی کنند. این سامانه به آن‌ها کمک می‌کند تا اعمال نیرو را به دقت محاسبه کنند. این سامانه در نهایت در شاخه‌های صنعت، پژوهش و برنامه‌های تولیدی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. بنیاد ملی علوم واقع در ایالات متحده در بازه زمانی سه ساله یک میلیون دلار به این پروژه کمک مالی خواهد کرد.