रोबोटिक्समा ठूलो प्रगति गर्दै, 'नरम' मानव जस्तै मांसपेशी भएको रोबोट पहिलो पटक सफलतापूर्वक डिजाइन गरिएको छ। यस्ता सफ्ट रोबोट भविष्यमा मानव मैत्री रोबोट डिजाइन गर्न वरदान हुनसक्छन् ।
रोबोटहरू प्रोग्रामेबल मेसिनहरू हुन् जुन नियमित रूपमा औद्योगिक अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ, उदाहरणको रूपमा स्वचालनको भागको रूपमा, विशेष गरी निर्माणको रूपमा किनभने तिनीहरू दोहोरिने कार्यहरूमा राम्रो हुनको लागि डिजाइन गरिएको हो जसलाई धेरै शक्ति र शक्ति चाहिन्छ। रोबोट तिनीहरूमा सेन्सरहरू र एक्चुएटरहरू मार्फत भौतिक संसारसँग अन्तर्क्रिया गर्नुहोस् र तिनीहरू नियमित एकल-फंक्शन मेसिनहरू भन्दा तिनीहरूलाई थप उपयोगी र लचिलो बनाउन पुन: प्रोग्रामयोग्य छन्। यी रोबोटहरू काम गर्नको लागि डिजाइन गरिएको तरिकाबाट स्पष्ट छ कि तिनीहरूका चालहरू अत्यन्तै कठोर, कहिलेकाहीं झटका, मेसिनजस्ता हुन्छन् र तिनीहरू भारी, प्रभावकारी हुन्छन् र तिनीहरू उपयोगी हुँदैनन् जब कुनै विशेष कार्यलाई विभिन्न समयमा परिवर्तनशील मात्रामा बल चाहिन्छ। अंक। रोबोटहरू पनि कहिलेकाहीं खतरनाक हुन्छन् र सुरक्षित घेराहरू आवश्यक हुन सक्छ किनभने तिनीहरू तिनीहरूको वरिपरि संवेदनशील छैनन्। रोबोटिक्सको क्षेत्रले विभिन्न आवश्यकताहरूसँग उद्योग र चिकित्सा प्रविधिको विभिन्न क्षेत्रमा रोबोटिक मेसिनहरू डिजाइन, निर्माण, कार्यक्रम र कुशलतापूर्वक प्रयोग गर्न विभिन्न विषयहरूको अन्वेषण गरिरहेको छ।
क्रिस्टोफ केपलिङ्गरको नेतृत्वमा हालैका जुम्ल्याहा अध्ययनहरूमा, अन्वेषकहरूले हाम्रो मानव मांसपेशीहरूसँग मिल्दोजुल्दो नयाँ वर्गको मांसपेशी भएका रोबोटहरू फिट गरेका छन् र तिनीहरूसँग हामी जस्तै शक्ति र संवेदनशीलता छ। केन्द्रीय विचार थप उपलब्ध गराउनु हो "प्राकृतिकमेसिन अर्थात् रोबोटमा चल्ने। आज सबै रोबोट मध्ये 99.9 प्रतिशत स्टील वा धातुबाट बनेका कठोर मेसिनहरू हुन्, जबकि जैविक शरीर नरम छ तर अविश्वसनीय क्षमताहरू छन्। 'नरम' वा 'अधिक वास्तविक' मांसपेशिहरु भएका यी रोबोटहरूलाई दिनचर्या र नाजुक कार्यहरू (जसलाई मानव मांसपेशीले दैनिक रूपमा गर्ने) गर्न उपयुक्त रूपमा डिजाइन गर्न सकिन्छ, उदाहरणका लागि नरम फल उठाउने वा टोकरी भित्र अन्डा राख्ने। परम्परागत रोबोटको तुलनामा 'रोबोट'कृत्रिम मांसपेशिहरु' आफैंको 'नरम' संस्करणहरू जस्तै र सुरक्षित हुनेछन् र तिनीहरू मानव जीवनसँग र वरपर सम्बन्धित धेरै सम्भावित अनुप्रयोगहरू सुझाव गर्दै, मानिसहरूको नजिकमा लगभग कुनै पनि कार्य गर्न अनुकूलित गर्न सकिन्छ। सफ्ट रोबोटहरूलाई 'सहयोगी' रोबोटको रूपमा उल्लेख गर्न सकिन्छ, किनकि तिनीहरू एक विशेष कार्यलाई मानवजस्तै समान रूपमा गर्नको लागि अद्वितीय रूपमा डिजाइन गरिएका हुन्छन्।
अन्वेषकहरूले नरम मांसपेशी रोबोटहरू बनाउन प्रयास गरिरहेका छन्। यस्तो रोबोटलाई नरम चाहिन्छ मासु मानव मांसपेशिहरु को नक्कल गर्न को लागी टेक्नोलोजी र अनुसन्धानकर्ताहरु द्वारा दुई यस्ता प्रविधिहरु को लागी प्रयास गरिएको छ - वायवीय एक्चुएटर र डाइलेक्ट्रिक इलास्टोमर एक्चुएटर। 'एक्चुएटर' लाई वास्तविक यन्त्रको रूपमा परिभाषित गरिएको छ जसले रोबोटलाई चलाउँछ, वा रोबोटले कुनै विशेष आन्दोलन देखाउँछ। वायमेटिक एक्चुएटरहरूमा, एक नरम थैलीलाई ग्यास वा तरल पदार्थले पम्प गरिन्छ जुन विशेष आन्दोलन सिर्जना गर्न सकिन्छ। यो सरल डिजाइन हो तर अझै शक्तिशाली छ यद्यपि पम्पहरू अव्यावहारिक छन् र तिनीहरूसँग ठूलो जलाशयहरू छन्। दोस्रो टेक्नोलोजी - डाइइलेक्ट्रिक इलास्टोमर एक्चुएटरहरूले इन्सुलेट लचिलो प्लास्टिकमा विद्युतीय क्षेत्र लागू गर्ने अवधारणालाई यसलाई विकृत गर्न र यसरी आन्दोलन सिर्जना गर्ने अवधारणा प्रयोग गर्दछ। यी दुई प्रविधिहरू आफैंमा अझै सफल भएका छैनन् किनभने जब बिजुलीको बोल्ट प्लास्टिकबाट गुजर्छ, यी उपकरणहरू नराम्ररी असफल हुन्छन् र यसरी मेकानिकल क्षतिको लागि प्रतिरोधी हुँदैनन्।
थप "मानव जस्तै" समान मांसपेशिहरु संग रोबोट
जुम्ल्याहा अध्ययन मा रिपोर्ट गरियो विज्ञान1 र विज्ञान रोबोटिक्स2, शोधकर्ताहरूले उपलब्ध दुई नरम मांसपेशी प्रविधिहरूको सकारात्मक पक्षहरू लिए र एक साधारण नरम मांसपेशी-जस्तै एक्चुएटर सिर्जना गरे जसले साना पाउचहरूमा तरल पदार्थहरूको आन्दोलनलाई परिवर्तन गर्न बिजुली प्रयोग गर्दछ। यी लचिलो पोलिमर पाउचहरूमा इन्सुलेट गर्ने तरल पदार्थ हुन्छ, उदाहरणका लागि सुपरमार्केटबाट आउने नियमित तेल (वनस्पति तेल वा क्यानोला तेल) वा कुनै समान तरल पदार्थ प्रयोग गर्न सकिन्छ। एक पटक पाउचको दुई छेउको बीचमा राखिएको हाइड्रोजेल इलेक्ट्रोडहरू बीच भोल्टेज लागू गरिएपछि, पक्षहरू एकअर्कामा तानिन्छन्, तेलको स्प्याम हुन्छ, यसमा तरल पदार्थ निचोड्छ र यसलाई थैली भित्र वरिपरि बगाउँछ। यस तनावले एक कृत्रिम मांसपेशी संकुचन सिर्जना गर्दछ र एक पटक बिजुली काटिएपछि, तेलले पुन: आराम गर्दछ, अनुकरण गर्दै। कृत्रिम मांसपेशी विश्राम। एक्चुएटरले यसरी आकार परिवर्तन गर्छ, र एक्चुएटरसँग जोडिएको वस्तुले आन्दोलन देखाउँछ। तसर्थ, यो 'कृत्रिम मांसपेशी' मिलिसेकेन्डमा मिलिसेकेन्डमा तुरुन्तै र वास्तविक कंकालको मानव मांसपेशीहरूको समान परिशुद्धता र बलको साथ संकुचित र रिलीज हुन्छ। यी आन्दोलनहरूले मानव मांसपेशी प्रतिक्रियाहरूको गतिलाई पनि हराउन सक्छ किनभने मानव मांसपेशिहरु एकै समयमा मस्तिष्कसँग कुराकानी गर्छन्, ढिलाइको कारणले गर्दा, ध्यान नदिनु। तसर्थ, यस डिजाइन मार्फत, एक तरल प्रणाली प्राप्त भयो जसमा बहुमुखी प्रतिभा र उच्च प्रदर्शन प्रदर्शन गर्ने प्रत्यक्ष विद्युत नियन्त्रण थियो।
पहिलो अध्ययनमा1 in विज्ञान, एक्चुएटरहरू डोनटको आकारमा डिजाइन गरिएका थिए र तिनीहरूसँग रोबोटिक ग्रिपर (र फल विस्फोट नगर्ने!) मार्फत रास्पबेरी उठाउन र समात्ने क्षमता र निपुणता थियो। इन्सुलेट लिक्विड (पहिले डिजाइन गरिएको एक्चुएटरहरूको साथमा एक प्रमुख समस्या) बाट पार गर्दा बिजुलीको बोल्टले गरेको सम्भावित क्षतिलाई हालको डिजाइनमा पनि हेरचाह गरिएको थियो र कुनै पनि विद्युतीय क्षति स्वयं-निको वा तुरुन्तै मर्मत गरिएको थियो। पुनर्वितरणको सरल प्रक्रिया मार्फत 'क्षतिग्रस्त' भागमा तरल पदार्थको प्रवाह। यो धेरै अघिल्लो डिजाइनहरूमा प्रयोग गरिएको ठोस इन्सुलेटिंग तहको सट्टामा तरल सामग्रीको प्रयोगलाई श्रेय दिइएको थियो, जुन अधिक लचिलो छ र जुन तुरुन्तै क्षतिग्रस्त भएको थियो। यस प्रक्रियामा कृत्रिम मांसपेशी एक लाख भन्दा बढी संकुचन चक्र बाँचे। यो विशेष एक्चुएटर, डोनट आकार भएकोले सजिलै रास्पबेरी छनोट गर्न सक्षम थियो। त्यसै गरी, यी लोचदार पाउचहरूको आकारलाई टेलर गरेर, अनुसन्धानकर्ताहरूले अनौठो चालहरूका साथ एक्चुएटरहरूको विस्तृत श्रृंखला सिर्जना गरे, उदाहरण सटीकता र सटीक आवश्यक बलको साथ कमजोर अण्डा उठाउने। यी लचिलो मांसपेशिहरु लाई "हाइड्रोलिकली-एम्प्लीफाइड सेल्फ-हिलिंग इलेक्ट्रोस्टेटिक" एक्चुएटर वा HASEL एक्चुएटर भनिन्छ। दोस्रो अध्ययनमा2 प्रकाशित गरिएको छ विज्ञान रोबोटिक्स,उही टोलीले थप दुई अन्य नरम मांसपेशी डिजाइनहरू सिर्जना गर्यो जुन रैखिक रूपमा संकुचित हुन्छ, मानव बाइसेप जस्तै, यसरी आफ्नो वजन भन्दा भारी वस्तुहरू बारम्बार उठाउने क्षमता भएको छ।
A सामान्य धारणा यो छ कि रोबोटहरू मेसिनहरू भएकाले तिनीहरूले पक्कै पनि मानिसमाथि एक किनारा राखेको हुनुपर्छ, तर, जब यो हाम्रो मांसपेशिहरु द्वारा प्रदान गरिएको आश्चर्यजनक क्षमताको कुरा आउँछ, एकले मात्र भन्न सक्छ कि रोबोटहरू तुलनामा फिक्का छन्। मानव मांसपेशिहरु अत्यन्त शक्तिशाली छ र हाम्रो मस्तिष्क को हाम्रो मांसपेशिहरु मा एक असाधारण मात्रा को नियन्त्रण छ। यही कारण हो कि मानव मांसपेशिहरु सटीक संग जटिल कार्यहरू प्रदर्शन गर्न सक्षम छन् जस्तै लेखन। भारी काम गर्दा हाम्रा मांसपेशीहरू बारम्बार संकुचित र आराम गर्छन् र भनिन्छ कि हामी वास्तवमा हाम्रो मांसपेशीको लगभग 65 प्रतिशत क्षमता मात्र प्रयोग गर्छौं र यो सीमा मुख्यतया हाम्रो सोचले निर्धारण गर्दछ। यदि हामीले मानव जस्तै नरम मांसपेशी भएको रोबोटको कल्पना गर्न सक्छौं भने, बल र क्षमताहरू धेरै हुनेछन्। यी अध्ययनहरूलाई एक एक्युएटर विकास गर्न पहिलो चरणको रूपमा हेरिन्छ जसले एक दिन वास्तविक जैविक मांसपेशीहरूको विशाल क्षमताहरू प्राप्त गर्न सक्छ।
लागत प्रभावी 'सफ्ट' रोबोटिक्स
लेखकहरू भन्छन् कि आलु-चिप्स पोलिमर पाउचहरू, तेल र इलेक्ट्रोडहरू जस्ता सामग्रीहरू सस्तो र सजिलैसँग उपलब्ध छन् लागत मात्र 0.9 USD (वा 10 सेन्ट) मा। यो वर्तमान औद्योगिक उत्पादन एकाइहरू र अनुसन्धानकर्ताहरूको लागि उनीहरूको विशेषज्ञतालाई अगाडि बढाउन प्रोत्साहनजनक छ। कम लागत भएका सामग्रीहरू स्केलेबल र हालको उद्योग अभ्यासहरूसँग मिल्दो छन् र त्यस्ता उपकरणहरू प्रोस्थेटिक उपकरणहरू, वा मानव साथीको रूपमा धेरै अनुप्रयोगहरूको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ। यो एक विशेष चाखलाग्दो पक्ष हो, किनकि रोबोटिक्स शब्द सधैं उच्च लागत संग बराबर छ। यस्तो कृत्रिम मांसपेशीसँग सम्बन्धित कमजोरी यसको सञ्चालनको लागि आवश्यक बिजुलीको उच्च मात्रा हो र यदि रोबोटले यसको धेरै शक्ति राख्यो भने जल्ने सम्भावना पनि हुन्छ। सफ्ट रोबोटहरू तिनीहरूको परम्परागत रोबोट समकक्षहरू भन्दा धेरै नाजुक हुन्छन् जसले तिनीहरूको डिजाइनलाई अझ चुनौतीपूर्ण बनाउँछ, उदाहरणका लागि पङ्क्चर गर्ने, शक्ति गुमाउने र तेल फ्याँक्ने सम्भावनाहरू। यी नरम रोबोटहरूलाई निश्चित रूपमा कुनै न कुनै प्रकारको आत्म-निको पार्ने पक्ष चाहिन्छ, जस्तै धेरै सफ्ट रोबोटहरूले पहिले नै गरेका छन्।
कुशल र बलियो सफ्ट रोबोटहरू मानव जीवनमा धेरै उपयोगी हुन सक्छन् किनभने तिनीहरूले मानिसहरूलाई पूरक बनाउन सक्छन् र तिनीहरूसँग काम गर्न सक्छन् "सहयोगी" रोबोट जस्तै रोबोटहरू जसले मानिसहरूलाई प्रतिस्थापन गर्दछ। साथै, परम्परागत कृत्रिम हातहरू अधिक नरम, सुखद र संवेदनशील हुन सक्छ। यी अध्ययनहरू आशाजनक छन् र यदि शक्तिको उच्च मागलाई सम्बोधन गर्न सकिन्छ भने, यसले रोबोटको भविष्यमा तिनीहरूको डिजाइन र तिनीहरू कसरी चल्ने भन्ने सन्दर्भमा क्रान्तिकारी परिवर्तन गर्ने सम्भावना छ।
***
{तपाइँले उद्धृत स्रोत(हरू) को सूचीमा दिइएको DOI लिङ्कमा क्लिक गरेर मूल अनुसन्धान पत्र पढ्न सक्नुहुन्छ}
स्रोत (हरू)
1. Acome et al। 2018. हाइड्रोलिक रूपमा एम्प्लीफाइड सेल्फ-हिलिंग इलेक्ट्रोस्टेटिक एक्चुएटरहरू मांसपेशी-जस्तो प्रदर्शन। विज्ञान। ३५९(६३७१)। https://doi.org/10.1126/science.aao6139
2. Kellaris et al। 2018. Peano-HASEL actuators: मांसपेशी-मिमेटिक, इलेक्ट्रोहाइड्रोलिक ट्रान्सड्यूसरहरू जो सक्रियतामा रैखिक रूपमा संकुचित हुन्छन्। विज्ञान रोबोटिक्स। ५(१०) https://doi.org/10.1126/scirobotics.aar3276
