این ربات نرم مارپیچی، خودکار حرکت می‌کند و از موانع می‌گذرد

ساخت ربات‌های نرمِ خودهدایت‌پذیر، کار سخت و پرچالشی است. این نوع ربات‌ها از مواد نرم ویژ‌ه‌ای ساخته می‌شوند که نسبت به عوامل محیطی مثل افزایش و کاهش دما، واکنش‌های متفاوتی نشان می‌دهند. با بهره‌گیری از چنین ویژگی‌هایی می‌‌توان ربات‌های نرم را طوری طراحی کرد که بدون نیاز به مرکز کنترل خارجی بتوانند در تعامل با محیط، مسیر خودشان را پیدا کنند یا وظایف خاصی انجام دهند.

محققان دانشگاه پنسیلوانیا و دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی نیز اخیرا ربات‌های نرمی طراحی کرده‌اند که در محیط‌های پیچیده مثل مسیرهای تودرتو، خودشان را ناوبری می‌کنند و برای این‌کار به دریافت دستور از انسان یا نرم‌افزار نیازی ندارند. مقاله مربوط به این پژوهش را «Shu Yank» و «Joseph Bordogna» مشترکاً نوشته‌اند.

«شو یانگ» متخصص ویژگی‌های  الاستومرهای کریستال مایع (liquid crystal elastomer) است. الاستومرها پلیمرهای نرمی هستند که مثل لاستیک منعطفند و کش می‌آیند و در ساخت ربات‌های نرم به‌کار می‌روند. شکل این مواد شبیه پاستای پیچه‌ای است (شکل 1) و به‌سبب ویژگی‌های خاص‌شان می‌توان با آن‌ها ربات‌هایی ساخت که به تعبیر Jie Yin (استادیار مهندسی مکانیک و هوافضای دانشگاه کارولینای شمالی)، نوعی هوش فیزیکی دارند. این ربات نرم به‌سبب طراحی ساختاری و مواد هوشمندی که در آن به‌کار رفته است، بدون نیاز به هوش رایانشی، خودش را در موقعیت‌های مختلف ناوبری می‌کند.

وقتی این ربات نواری و پیچه‌ای را روی سطحی با حداقل دمای 55 درجه سانتی‌گراد بگذارید، که گرم‌تر از هوای عادی محیط است، آن بخش از بدنه مارپیچیِ ربات که روی سطحِ داغ است، جمع می‌شود. اما آن بخشی که با هوا در تماس است و سطح داغ را لمس نمی‌کند، باز می‌ماند و جمع نمی‌شود. این نوع اختلاف واکنش در دو بخش متفاوت از بدنه ربات، آن‌را روی سطح می‌غلتاند و در ربات حرکت ایجاد می‌کند و بخشی که گرم‌تر است سریع‌تر می‌غلتد.

وقتی ربات را در مسیرهای تودردتو می‌گذارید، ربات با چرخش‌‌ها و پرش‌‌های مختلف، از میان مسیرها عبور می‌کند. زمانی‌که بخش مرکزی نوار به مانعی برمی‌خورد، ربات منقبض می‌شود و سپس می‌پرد و موقعیت خود را بازمی‌یابد.

رفتارهای پرشی این نوع ربات فراتر از پیچ خوردن و سپس بازشدن معمولی است و از خاصیت جمع‌شوندگی الاستومرهای به‌کار رفته در آن نشأت می‌گیرد. اگر ساختمان نرم ربات فقط در هم می‌پیچید و سپس باز می‌شد، ربات نمی‌توانست بپرد و موانع را رد کند. اما خاصیت انقباضی و پرشی مواد به‌کاررفته در ساخت ربات، انرژی ارتجاعی ایجاد می‌کند تا ربات بتواند بپرد و خودکار عمل کند.

قابلیت خودناوبریِ ربات‌های نرم در محیط‌های تودرتو شاید در آینده کاربردهای متعددی داشته باشد. مثلا شاید بتوان در محیط‌های پیچیده و غیرساختارمند مثل راه‌ها و دشت‌های سخت و ناهموار از این ربات‌ها بهره برد. چنین ربات‌هایی می‌توانند انرژی گرمایی موردنیازشان را از خود محیط دریافت کنند.