با وجود پیشرفتهای قابل توجه تکنولوژی در سالهای اخیر، هنوز چالشهایی برای بدست آوردن مستنداتی از زندگی زیر آب وجود دارد. محققان کامپیوتر MIT این مشکل را با استفاده از رباتها حل کرده اند. اخیرا یک تیم از گروه علوم کامپیوتر و هوش مصنوعی MIT(CSAIL) یک ربات ماهی نرم معرفی کرده اند که میتواند مستقلا در اقیانوس شنا کند.
Robert Katzschmann مدیر گروه میگوید، این اولین رباتی است که میتواند بدون محدودیت در سه بُعد برای مدت زمان قابل کنترل شنا کند. او اضافه میکند، ما از اینکه میتوانیم به زندگی دریایی نزدیکتر شویم، هیجان زده شدیم.
ربات ماهی چگونه کار میکند
وسایل حرکتی موجود در زیر آب به طور سنتی با قایق ها یا قدرت پروانه های سنگین و گران کنترل میشوند. در مقابل SoFi با یک دوربین، یک موتور و یک باتری پلیمری لیتیوم که در تلفنهای هوشمند مصرف کننده یافت میشود، ساختاری خیلی ساده و سبکتر دارد. برای ساخت ربات شناگر، موتور پمپ آب در داخل دو محفظه‌ی بالن مانند در دم ماهی قرار میگیرد که مشابه یک مجموعه پیستون در موتور عمل میکند. به صورتیکه با هدایت آب به کانال دیگر توسط محرکها دُم در جهت دیگر خم میشود و میچرخد.
این حرکت تناوبی یک حرکت جانبی ایجاد میکند که مشابه حرکت ماهی واقعی است. با تغییر الگوهای جریان ربات سیستم هیدرولیکی قادر خواهد بود حرکتهای مختلفی به دُم ربات بدهد که این تحرکات موجب تغییر سرعت شنا کردن میشود.
رباتهای کوچک پرنده می توانند در وظایف وقت گیر همچون نظارت بر رشد محصول در مزارع بزرگ و تشخیص نشت گاز به ما کمک کنند. این رباتها با بالهای نازک خود پرواز می کنند چرا که خیلی کوچک تر از آن هستند که بتوان مشابه نمونه های بزرگترشان از ملخ برای اوج گیریشان استفاده کرد. اندازه کوچک ربات حشره نما یک مزیت است. ساخت این رباتها ارزان است و می توانند به سادگی به موقعیتهای سخت غیر قابل دسترس پرواز کنند.
تامین نیروی ربات حشره نما
قرار دادن منبع تامین برق و کنترل بالها بر روی این رباتهای مینیاتوری، برای آنها سنگین است. به همین دلیل تاکنون این رباتهای حشره نما از زمین کنترل می شدند. مهندسان دانشگاه واشنگتن ربات حشره نما، RoboFly، را معرفی کردند که برای اولین بار ارتباط ربات با زمین قطع شده است و با اضافه شدن یک مغز، ربات بطور مستقل پرواز می کند. این پرواز کوتاه است اما یک جهش بزرگ برای این گونه رباتهاست. ربات در کنفرانس آتی رباتیک و اتوماسیون رونمائی می شود.
RoboFlayکمی از خلال دندان سنگین تر است و نیروی خود را از اشعه لیزر می گیرد. شبکه کوچکی انرژی لیزر را به برق تبدیل می کند تا بالها را به حرکت در آورد. مشکل مهندسین بال زدن است که فرایندی انرژی بر است و منبع نیرو و کنترلر بالها بزرگتر از آن هستند که بر روی ربات قرار گیرند. ربات قبلی حشره نما، RoboBee، رشته ای داشت که از زمین انرژی دریافت می کرد و بالها را کنترل می نمود. اما ربات باید بتواند به صورت غیر وابسته عمل کند. Fuller و تیمش تصمیم گرفتند از یک پرتو باریک نامرئی لیزر برای تامین نیروی ربات استفاده کنند. آنها پرتو لیزر را به یک سلولphotovoltaic که در بالای RoboFlyقرار دارد، متمرکز کردند تا نور لیزر به برق تبدیل شود.
مهندسان Festo رباتی را با الهام از حیوانی غیر معمول به نام روباه پرنده ساختند. روباه پرنده نوعی خفاش میوه خوار است. یکی از ویژگیهای منحصر به فرد این پرنده، پوست الاستیکی نرمی است که از استخوانهای انگشت تا مفاصل پا را در بر گرفته است. هنگام پرواز انحنا پوست توسط انگشتان تنظیم میشود به همین دلیل حرکت آئرودینامیکی و نرمی در هوا دارند. و هنگام پرواز می توانند آهسته اوج بگیرند.
طول بالهای این روباه پرنده ساخته شده 228 سانتی متر، طول بدنه 87 سانتی متر و وزن آن 580 گرم است. این موجود ساخته دست بشر به لطف ترکیب سیستم مجتمع on-boardو سیستم ردیاب حرکت خارجی، قادر است در محدوده تعریف شده حرکتی نیمه مستقل داشته باشد.
مشابه روباه پرنده طبیعی، حرکت بالها به دو بخش اولیه و ثانویه تقسیم و با یک لایه الاستیکی از بالا تا پایین پوشش داده میشود. مشابه مدل بیونیکی این موجود، همه مفاصل می توانند به صورت مجزا کنترل شوند و بالها به صورت جدا از هم باز و بسته گردند.
لایه الاستیکی یک ویفر نازک و فوق سبک اما بسیار محکم است. و شامل یک لایه غشاء غیر قابل نفوذ هوا و پارچه ای الاستیکی است که در 45000 نقطه به هم جوش خورده اند. با توجه به انعطاف‌پذیری، تقریبا بدون چین و شکن است حتی زمانیکه بالها به عقب کشیده میشوند. ساختار لانه زنبوری پوسته از ایجاد ترکهای کوچک در هنگام کشیده شدن بالها جلوگیری میکند. حتی اگر این پوسته آسیب جزئی ببیندBionicFlyingFox قادر به پرواز خواهد بود.
محققان ژاپنی اخیرا نسل اول ربات Affetto را تکمیل کردند. آنها به دقت نقاط مختلف سطح پوست Affetto را مورد بررسی قرار دادند تا بهتر حالات در چهره‌ی ربات نمایان شود. آنها از طریق اندازه گیری‌های مکانیکی و مدل سازی ریاضی، توانستند از یافته های خود برای افزایش بروز احساسات در چهره Affetto بهره ببرند.
تغییر شکل‌های سطحی، مسئله ای مهم در کنترل رباتهای انسان نماست. حرکات پوست نرم این رباتها ایجاد بی ثباتی میکند و این بزرگترین مشکل سخت افزاری است که محققان به دنبال سنجش و کنترل آن هستند.
دانشمندان ژاپنی 116 موضع در چهره را در سه بُعد اندازه گیری و بررسی کردند. این نقاط، واحد های تغییر شکل چهره هستند. هر واحد مجموعه ای از مکانیسم هایی را در بر میگیرد که فرم مشخصی را در چهره بوجود می آورد، مثل بالا و پایین بودن بخشی از لب یا پلک. از این اندازه ها برای تعیین یک مدل ریاضی استفاده میشود که الگوهای حرکت سطحی را مشخص میکند.
پژوهشگران با چالشهای چون متوازن کردن نیروی اعمال شده و تنظیم و کشش پوست مصنوعی مواجه شدند. آنها توانستند واحدهای تغییر شکل را تنظیم و کنترل دقیق تری بر حرکات پوست Affetto داشته باشند.
رباتهایی انسان نما در شرایط معمولی عمل می‌کنند. محققان در تلاش هستند کنترل دقیق تری بر واکنش های چهره ربات داشته باشند تا بتوانند احساساتی چون لبخند و اخم را در صورت ربات انسان نما نشان دهند.نتیجه این تلاشها، یک گام عالی برای بهبود خدمات ربات، همچنین تعامل انسان و ربات خواهد بود.
بعضی موتورهای جت بالای 25 هزار قطعه دارند که حفظ و نگهداری از آنها کاری خسته کننده و وقت گیر است. بسیاری از اجزای اصلی آنها در عمق موتور قرار گرفته اند و نمی توان بدون جدا کردن موتور، آنها را مورد بررسی و بازرسی قرار داد. مضاف بر اینکه زمان و هزینه نگهداری زیاد است. این مسئله فقط به موتورهای جت محدود نمی شود و بسیاری از ماشینهای پیچیده و گرانقیمت مثل تجهیزات ساخت و ساز، ژنراتورها و دستگاههای علمی نیاز به سرمایه گذاری های هنگفتی برای بازرسی و نگهداری دارند.
محققان موسسه ویز در دانشگاه هاروارد، یک میکرو ربات با پد های چسبنده، مفصل مچ پای اریگامی و شیوه‌ی راه رفتن مخصوص طراحی کرده اند که اجازه می دهد این ربات بر روی سطوح رسانای عمودی و به صورت واژگون در دیواره ای داخلی موتورهای تجاری حرکت کند.
یکی از دانشمندان این تحقیق بیان داشته در حال حاضر این رباتها می توانند در سه بُعد حرکت کنند. آنها می توانند در یک روز به بازرسی غیر تهاجمی ماشین آلات بزرگ بپردازند و در وقت و هزینه نگهداری آنها صرفه جویی کنند.
این میکرو ربات که HAMR-E نام گرفته است، پاسخی است به این چالش که آیا امکان طراحی و ساخت ارتش رباتهای کوچک برای گسیل به بخشهای داخلی موتور جت که نیروی انسانی دسترسی به آن ندارد، وجود دارد؟