रोबोट कैटरपिलर सॉफ्ट रोबोटिक्स के लिए लोकोमोशन के नए दृष्टिकोण को प्रदर्शित करता है

नॉर्थ कैरोलिना स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने एक कैटरपिलर जैसे नरम रोबोट का प्रदर्शन किया है जो संकीर्ण स्थानों के नीचे आगे, पीछे और डुबकी लगा सकता है। कैटरपिलर-बॉट का मूवमेंट सिल्वर नैनोवायर्स के एक उपन्यास पैटर्न द्वारा संचालित होता है जो रोबोट के झुकने के तरीके को नियंत्रित करने के लिए गर्मी का उपयोग करता है, जिससे उपयोगकर्ता रोबोट को किसी भी दिशा में ले जा सकते हैं।

“एक कैटरपिलर की गति को उसके शरीर के स्थानीय वक्रता द्वारा नियंत्रित किया जाता है – इसका शरीर अलग-अलग घटता है जब यह खुद को आगे की ओर खींचता है जब यह खुद को पीछे की ओर धकेलता है,” योंग झू, काम पर एक पेपर के संबंधित लेखक और एंड्रयू ए। एडम्स कहते हैं। नेकां राज्य में मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के प्रतिष्ठित प्रोफेसर। “हमने कैटरपिलर के बायोमेकॅनिक्स से स्थानीय वक्रता की नकल करने के लिए प्रेरणा ली है, और कैटरपिलर-बॉट में समान वक्रता और आंदोलन को नियंत्रित करने के लिए नैनोवायर हीटर का उपयोग किया है।

झू कहते हैं, “इंजीनियरिंग सॉफ्ट रोबोट जो दो अलग-अलग दिशाओं में जा सकते हैं, सॉफ्ट रोबोटिक्स में एक महत्वपूर्ण चुनौती है।” “एम्बेडेड नैनोवायर हीटर हमें रोबोट के आंदोलन को दो तरीकों से नियंत्रित करने की अनुमति देते हैं। हम नरम रोबोट में हीटिंग के पैटर्न को नियंत्रित करके रोबोट के किन वर्गों को नियंत्रित कर सकते हैं। और हम उन वर्गों को किस हद तक नियंत्रित कर सकते हैं। लागू होने वाली गर्मी की मात्रा को नियंत्रित करना।”

कैटरपिलर-बॉट में पॉलिमर की दो परतें होती हैं, जो गर्मी के संपर्क में आने पर अलग तरह से प्रतिक्रिया करती हैं। गर्मी के संपर्क में आने पर निचली परत सिकुड़ जाती है या सिकुड़ जाती है। गर्मी के संपर्क में आने पर ऊपरी परत फैलती है। बहुलक की विस्तार परत में चांदी के नैनोवायरों का एक पैटर्न एम्बेडेड होता है। पैटर्न में कई प्रमुख बिंदु शामिल हैं जहां शोधकर्ता विद्युत प्रवाह लागू कर सकते हैं। शोधकर्ता नियंत्रित कर सकते हैं कि नैनोवायर पैटर्न के कौन से हिस्से अलग-अलग लीड पॉइंट्स पर इलेक्ट्रिक करंट लगाकर गर्म होते हैं, और कम या ज्यादा करंट लगाकर हीट की मात्रा को नियंत्रित कर सकते हैं।

कागज के पहले लेखक शुआंग वू और एनसी स्टेट के पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता शुआंग वू कहते हैं, “हमने दिखाया कि कैटरपिलर-बॉट खुद को आगे खींचने और खुद को पीछे धकेलने में सक्षम है।” “सामान्य तौर पर, जितना अधिक वर्तमान हम लागू करते हैं, उतनी ही तेजी से यह किसी भी दिशा में आगे बढ़ेगा। हालांकि, हमने पाया कि एक इष्टतम चक्र था, जिसने बहुलक को ठंडा करने का समय दिया – प्रभावी रूप से ‘मांसपेशी’ को फिर से अनुबंध करने से पहले आराम करने की इजाजत दी। अगर हमने कैटरपिलर-बॉट को बहुत तेज़ी से साइकिल चलाने की कोशिश की, तो शरीर को फिर से अनुबंधित करने से पहले ‘आराम’ करने का समय नहीं मिला, जिससे इसकी गति बाधित हुई।

शोधकर्ताओं ने यह भी प्रदर्शित किया कि कैटरपिलर-बॉट के आंदोलन को उस बिंदु तक नियंत्रित किया जा सकता है जहां उपयोगकर्ता इसे बहुत कम अंतराल के तहत चलाने में सक्षम थे-रोबोट को दरवाजे के नीचे फिसलने के लिए निर्देशित करने के समान। संक्षेप में, शोधकर्ता आगे और पीछे की गति दोनों को नियंत्रित कर सकते हैं और साथ ही उस प्रक्रिया में किसी भी बिंदु पर रोबोट कितना ऊपर की ओर झुकता है।

झू कहते हैं, “सॉफ्ट रोबोट में ड्राइविंग गति के लिए यह दृष्टिकोण अत्यधिक ऊर्जा कुशल है, और हम उन तरीकों की खोज में रुचि रखते हैं जिससे हम इस प्रक्रिया को और भी कुशल बना सकें।” “अतिरिक्त अगले चरणों में विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए सेंसर या अन्य तकनीकों के साथ सॉफ्ट रोबोट लोकोमोशन के लिए इस दृष्टिकोण को एकीकृत करना शामिल है – जैसे कि खोज और बचाव उपकरण।”

पेपर, “कैटरपिलर-इंस्पायर्ड सॉफ्ट क्रॉलिंग रोबोट विथ डिस्ट्रिब्यूटेड प्रोग्रामेबल थर्मल एक्चुएशन,” 22 मार्च को जर्नल में प्रकाशित किया जाएगा। विज्ञान अग्रिम. पेपर को एनसी राज्य में मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के सहयोगी प्रोफेसर जी यिन द्वारा सह-लेखक किया गया था; याओए होंग, एक पीएच.डी. नेकां राज्य में छात्र; और याओ झाओ, नेकां राज्य में एक पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता द्वारा।