میکرو ربات های پلاستیکی که با نور حرکت می کنند

دانشمندان چینی بازوهای روبوتیکی ساخته‌اند که توانشان را از نور مرئی می‌گیرند و هیچ عضو الکترونیکی ندارند. توسعه سریع ربات‌ها در ۵۰ سال اخیر تغییرات زیادی را در صنعت، کشاورزی و بسیاری زمینه‌های مرتبط ایجاد کرده است. اکثر وسیله‌های روبوتیک، از میکرو ماشین‌ها و سیستم‌های متحرک شبیه عضله ساخته شده‌اند و به منبع انرژی الکتریکی و اجزای سازنده فلزی، مثل سیم‌ها و الکترود‌ها نیاز دارند که آنها را غیر قابل انعطاف و زیست ناسازگار می‌کند. Yanla Yu و همکارانش در دانشگاه Fudan در شانگ‌های، یک بازوی پلاستیکی روبوتیک ساخته‌اند که توانایی برداشتن و حرکت دادن اشیا کوچک بدون اتصال فیزیکی یا الکتریکی را دارد. توان همه اعضا از منبع نور مرئی بدست می‌آید و نور، محرک انقباض بازوهای روبات است و هیچ فلزی در آن استفاده نشده است.

قسمت‌های فعال ربات، از نوارهای دو لایه از جنس دو ماده پلیمری متفاوت ساخته شده‌اند. یکی از آنها پلیمر شبکه‌ای بلور مایع خاص (CLCP) است و دیگری یک پلی اتان غیر فعال است. CLCP یک نوع خاص از پلیمر فعال الکتریکی است که به ماهیچه‌های مصنوعی مربوط می‌شود. با تابش نور آبی، ماده CLCP بر خلاف تک لایه ساکن پلی اتان غیر فعال، منقبض می‌شود و سبب حرکت خمشی می‌گردد. این خم شدن کاملاً برگشت پذیر بوده و به بازو اجازه می‌دهد از وسط مثل یک زانو خم شود و مثل یک دست در انتها چنگ بزند.

این میکروروبات‌ها می‌توانند اشیائی ده برابر وزن کل اجزا بازوها را بلند کنند و نیرو به ازای واحد سطحی که ایجاد می‌کنند (۳۰۰KPa) با مقدار تولید شده آن توسط ماهیچه‌های انسان (۳۲۰KPa) قابل مقایسه است. چون انرژی نورانی، فراوان، بی خطر، تجدید پذیر و پاکیزه است، پتانسیل خوبی برای جایگزین شدن بجای انرژی الکتریکی دارد. Yu می‌گوید: تحقیق ما روی چگونگی تبدیل مستقیم انرژی نورانی به کار مکانیکی تمرکز دارد. او معتقد است که این نوع روبات‌ها می‌توانند در تولیدی‌های کوچک استفاده شود. اکنون روبات هایی وجود دارند که اجزای میکروالکترونیک را جابجا و نصب می‌کنند و به طور گسترده در خطوط مونتاژ به کار برده می‌شوند وYu برای این ربات‌ها چنین آینده‌ای را انتظار دارد. او می‌گوید: شاید روزی با طلوع آفتاب، میکروربات‌های متحرک با نور، به طور منظم کار کنند و به جابجایی قطعات در صنعت و در زندگی روزانه ما مشغول شوند.

Patrick Mather، متخصص مواد پلیمری عامل دار در انستیتو Syracuse Biomaterials می‌گوید: “این کار هم در طراحی ماده که بجای نور UV توسط نور مرئی فعال می‌شود، و هم در طراحی وسیله با ساختار دوبلوره (bimorph)، منحصر به فرد است. او می‌گوید: “در واقع زمینه پلیمرهای هوشمند در حال دگرگونی و تغییر از فاز مطالعاتی به سمت محصولات متنوع و پژوهش‌های بیشتر بر پایه‌ی دستگاه است و پلت فرم پیش بینی شده توسط Yu سر مشقی برای روبات‌های با کاربرد‌های اینچنین خواهد بود.”

جزئیات این پژوهش در مجله Soft Matter به چاپ رسیده است.