اولین میکرو ربات حلقوی با توانایی شنا کردن در مایعات چسبناک

به نقل از وب‌سایت رسمی دانشگاه تامپره، پژوهشگران «دانشگاه تامپره»(Tampere University) در فنلاند و «دانشگاه آنهویی جیانژو»(AHJZU) در چین به پیشرفت قابل توجهی در حوزه ربات‌های نرم دست یافته‌اند. پژوهش پیشگامانه آنها اولین میکرو ربات حلقوی و نورمحور را معرفی کرده است که می‌تواند به طور خودکار در مایعات چسبناک مانند مخاط حرکت کند. این نوآوری یک گام بزرگ در توسعه میکرو ربات‌هایی است که می‌توانند در محیط‌های پیچیده حرکت کنند و کاربردهای امیدوارکننده‌ای را در زمینه‌هایی مانند پزشکی و نظارت بر محیط‌ زیست داشته باشند.

نگاه کردن به میکرو ارگانیسم‌ها با میکروسکوپ نوری، جهان پنهان پر از زندگی را نشان می‌دهد. طبیعت، روش‌های مبتکرانه‌ای را برای میکرو ارگانیسم‌ها ابداع کرده است تا در محیط‌های چسبناک حرکت کنند. برای مثال، باکتری «اشریشیا کلی»(E. coli) از حرکاتی مانند حرکات چوب‌پنبه‌بازکن استفاده می‌کند، مژک‌ها در امواج هماهنگ حرکت می‌کنند و تاژک‌ها برای به جلو راندن خود ضربه‌هایی را وارد می‌آورند. با وجود این، شنا کردن در مقیاس میکرو شبیه به تلاش یک انسان برای شنا کردن در میان عسل است زیرا نیروهای چسبناک بسیاری وجود دارند.

دانشمندان متخصص در فناوری‌های پیشرفته میکرو رباتیک با الهام از طبیعت به دنبال راه حل هستند. در مرکز تحقیقات پیشرو دانشگاه تامپره، یک ماده مصنوعی به نام الاستومر کریستالی مایع وجود دارد که به محرک‌هایی مانند لیزر واکنش نشان می‌دهد. وقتی این الاستومر گرم می‌شود، به دلیل یک حالت ویژه با انرژی صفر الاستیک که در اثر تعامل نیروهای استاتیک و دینامیک به وجود می‌آید، خودبه‌خود می‌چرخد.

«زیشوآن دنگ»(Zixuan Deng) پژوهشگر دانشگاه تامپره و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: این کشف نه تنها نشان‌دهنده یک جهش قابل توجه روبه‌جلو در حوزه رباتیک نرم است، بلکه راه را برای توسعه میکرو ربات‌هایی هموار می‌کند که قادر به حرکت در محیط‌های پیچیده هستند. پیامدهای این پژوهش فراتر از رباتیک است و احتمالا بر زمینه‌هایی مانند پزشکی و نظارت بر محیط زیست تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، این نوآوری را می‌توان برای انتقال دارو از طریق مخاط و رفع انسداد رگ‌های خونی مورد استفاده قرار داد.

این پیشرفت در طراحی حلقوی، کنترل ربات‌های شناگر را ساده کرده و نیاز به ساختارهای پیچیده را از بین برده است. این ربات‌ها از یک پرتو نور برای تحریک حرکت خودکار استفاده می‌کنند.

دنگ ادامه داد: نوآوری ما فرصت‌های جدیدی را برای کاوش در فضاهای محدود مانند محیط‌های میکروسیال فراهم می‌کند. علاوه بر این، این ربات‌های حلقوی می‌توانند بین حالت‌های غلتش و خودرانش تغییر کنند تا با محیط خود سازگار شوند.

دنگ معتقد است که تحقیقات آینده، تعامل و پویایی جمعی چندین ربات حلقوی را بررسی خواهند کرد و شاید به ابداع روش‌های جدید ارتباط بین این میکرو ربات‌های هوشمند کمک کنند.

این پژوهش در مجله «Nature Materials» به چاپ رسید.