چاپ این صفحه

ساخت نمونه اي از ربات هاي عنكبوتي با استفاده از ني هاي نوشابه

تعداد بازدید : 639
تاریخ انتشار : ۱۳۹۶/۳/۳۱
محققان دانشگاه هاروارد با استفاده از ني نوشابه موفق شدند حركات عنكبوت را در قالب يك ربات نرم شبيه سازي كنند.

 

ساخت نمونه اي از ربات هاي عنكبوتي با استفاده از ني هاي نوشابه

 

در ابتداي اين دهه، جورج وايتسايد1 با ارائه مفهوم ربات هاي نرم2 كه متأثر از توسعه مفاهيم بيولوژيكي است، قوائد جديدي براي تعريف ماشين ها معرفي نمود. در حال حاضر او سعي در به روز رساني اين قوائد دارد و در اين راه از ني هاي نوشابه كمك گرفته است!

 

وايتسايد و الكس نميروسكي3 از دانشگاه هاروارد، با الهام از حشراتي مانند عنكبوت، يك ربات نيمه نرم4 طراحي كرده اند كه قادر به ايستادن و راه رفتن است. همچنين ربات ديگري ساخته اند كه مي تواند روي سطح آب حركت كند. نتايج تحقيقات آن ها اخيراً در ژورنال ربات هاي نرم5 منتشر شده است.

 

گردآوري توسط خدمات ساخت و توليد ايران

برخلاف ساير ربات هاي نرم طراحي شده تا به امروز كه با كمك دميدن در چنبره هاي هوايي موجود در بدنشان، موفق به ايستادن و راه رفتن هاي عجيب و غريب مي شدند، ربات هاي جديد عملكرد بسيار بهتري از خود نشان مي دهند. اگر چه راه درازي باقي است تا بتوان از اين ربات ها در شرايط واقعي مانند بحران هاي طبيعي و شرايط جنگي استفاده كرد، اما قدم هاي اوليه بسيار اميدواركننده است.

 

اگر شما به جهان پيرامون خود نگاه كنيد، موجودات بسياري شبيه حشرات و عنكبوت ها مي بينيد كه بسيار سريع و فرز هستند. آن ها مي توانند خيلي سريع حركت كنند، از جاهاي مختلف بالا بروند و به طور كلي كارهايي را انجام دهند كه ربات هاي بزرگ و صلب به دليل وزن زياد و فاكتور فرم دهي قادر به انجام آن ها نيستند. حشرات به شكل اعجاب آوري تطبيق پذير و انعطاف پذير هستند و سوال اين جاست كه چطور مي توانيم چيزي شبيه آن ها بسازيم؟

 

به گفته نميروسكي، جواب اين پرسش در ني هاي نوشابه نهفته است!

گردآوري توسط خدمات ساخت و توليد ايران

استفاده از ني نوشابه در ساخت ربات عنكبوتي نرم

 

آن طور كه نميروسكي مي گويد: "همه چيز از اين جا شروع شد كه جورج متوجه شد تيوب هاي پلي پروپيلن6 نسبت قدرت به وزن7 بالايي دارند. پس سعي كرديم چيزي بسازيم كه نسبت به ربات هاي نرم خالص، محافظت ساختاري بيشتري داشته باشد. و با الهام از عنكبوت ها، به اين فكر كرديم كه چطور مي توانيم مفاصل انعطاف پذير بسازيم و از اين تيوب ها براي ساخت پوسته بيروني استفاده كنيم." حالا سوال اين جاست كه با چنين ايده اي تا كجا مي توان پيش رفت؟

 

گردآوري توسط خدمات ساخت و توليد ايران

وايتسايذز و نميروسكي از اين جا شروع كردند كه يك بريدگي كوچك در ني ها ايجاد كردند تا بتوان آن ها را خم كرد. سپس تيوب هاي كوتاهي را در آن قسمت ها وارد كردند كه با دميدن در آن ها بتوان مفصل را تكان داد. همچنين براي اين مفاصل تاندون هايي در دو طرف تعبيه كردند كه موقع بيرون كشيدن هوا از تيوب، به برگرداندن مفصل سر جاي خود كمك كند. با چنين ايده ساده اي، يك پاي ربات ساخته و خزيدن آن تست شد. سپس پاهاي دوم و سوم را اضافه كردند تا ربات بتواند بايستد. هر بار كه پاهاي جديد به مجموعه اضافه مي شد تعادل وزني و تكيه گاه ها به هم مي خورد و مجبور بودند بارها اين روند را از اول تكرار كنند. در نهايت موفق شدند ربات هايي عنكبوتي با شش و هشت پا درست كنند.

 

حالا چالش جديد اين بود كه از بابت برنامه نويسي، اين ربات ها را قادر به راه رفتن كنند. براي مثال به طرز راه رفتن مورچه ها و ساير حشرات دقت كردند كه ببينند ترتيب و توالي انتخاب پاها براي حركت در شرايط مختلف چطور بايد باشد. و آيا تقليد از روش حشرات جواب مي دهد يا اين كه بايد روش خود را براي ربات هاي ساخته شده ابداع كنند.

گردآوري توسط خدمات ساخت و توليد ايران

ساخت ربات نرم با استفاده از ني نوشابه و تقليد حركات عنكبوت

 

افراد تيم سعي مي كردند حركت هاي ساده ربات ها را با دست و با استفاده از سرنگ هوا كنترل كنند، سپس از ترتيب و توالي و ميزان دميدن در همه مفاصل، الگوهايي براي برنامه كامپيوتري بسازند. سپس يك ميكروكنترلر را همراه با تعدادي شير كنترلي و يك كمپرسور هوا به مجموعه اضافه كردند. گرچه تيم موفق شده بود براي ربات شش پا حركت مثلثي پاهاي مورچه را تكرار كند، اما براي ربات هشت پا، تقليد حركت عنكبوت ها خيلي مشكل تر بود. زيرا عنكبوت ها ساختار حركتي پيچيده اي دارند كه به آن ها امكان مي دهد در عين كشيدن مفصل، آن را جمع كنند و در آنِ واحد، حركت رو به جلو و رو به عقب داشته باشند. در حالي كه ربات ساخته شده محدوديت هايي دارد و هر مفصل در هر زمان مي تواند با باز يا بسته شدن شير كنترلي، دميده و يا بازدميده شود. در نتيجه اعضاي تيم مجبور بودند روش جديدي براي حركت هشت پا كه با ساختار باينري مفاصل هماهنگ باشد، ابداع كنند.

گردآوري توسط خدمات ساخت و توليد ايران

استفاده از سرنگ هوا و شير كنترلي براي كنترل مفاصل ربات عنكبوتي

 

به گفته نميروسكي، روشي كه براي برنامه نويسي ربات هشت پا ابداع شده است، بهترين و موثرترين راهي است كه براي ربات هايي با ماهيت عنكبوتي و با مفصل هاي با خصوصيات ذكر شده مي تواند به دست آيد. و در واقع درباره بهبود آن نمي توان سخن گفت زيرا به انتهاي مرز ممكن دست يافته اند. هر نوع پيشرفتي در اين باره بايد معطوف به تغيير ساختار مفاصل و يا اضافه كردن پاهاي بيشتر به مجموعه باشد، كه در اين صورت همه كار  تلاشي كه تا به اين جا صرف شده است بايد براي شرايط جديد از ابتدا و با روش هاي برنامه نويسي ديگري تكرار شود.

 

وي مي گويد: " من دليلي براي اختراع دوباره چرخ نمي بينم وقتي مي توان كار بهتري انجام داد! اگر شما به ني هاي نوشابه نگاه كنيد، مي بينيد كه آن ها تقريباً هيچ هزينه اي ندارند ولي قدرت بالايي دارند. پس چرا به سراغ شان نرويم؟ نمونه هاي آموزشگاهي چنين ربات هايي وزن كمي را مي توانند تحمل كنند. اما مي توان تصور كرد كه با ساخت پليمرهاي قوي و سبك، مي توان ربات هايي ساخت كه تحمل وزن زيادي داشته باشند. چيزي كه اين جا خيلي جذاب است، اوج سادگي اين طراحي است. اين تفكر كه ما بايد بتوانيم از پيچيدگي هاي حركتي و تداخل هاي ساختاري فاصله بگيريم و ساده بينديشيم بسيار راهگشا است. بايد باور داشت كه حركت هاي بسيار پيچيده و چند بعدي را مي توان با الهام از مكانيزم هاي طبيعي و استفاده از مواد پيش پا افتاده اطرافمان شبيه سازي نمود.

 

گردآوري توسط خدمات ساخت و توليد ايران


1 George Whitesides

2 soft robots

3 Alex Nemiroski

4 semi-soft robot 

5 Soft Robotics

6 polypropylene

7 strength-to-weight ratio

 

مرجع:

[1] From drinking straws to robots, http://robohub.org, 16 June 2017

 

گردآوري توسط خدمات ساخت و توليد ايران

استفاده از اين مطلب تنها با ذكر منبع و ارجاع به لينك وبسايت IRMFG بلامانع است. 

 

چاپ این صفحه