বিজ্ঞানীরা হাড়, টেন্ডন এবং লিগামেন্ট সহ একটি জটিল রোবোটিক হাত মুদ্রণ করেছেন

অত্যাধুনিক রোবটগুলিকে এখনও ব্যর্থ করে এমন কাজগুলির জন্য সারাদিনে আমাদের হাত ব্যবহার করার বিষয়ে আমরা দুবার ভাবি না - অর্ধেক জেগে থাকা অবস্থায় ছিটকে না দিয়ে কফি ঢালা, সূক্ষ্ম কাপড় ছিঁড়ে না ফেলে লন্ড্রি ভাঁজ করা।

আমাদের হাতের জটিলতা আংশিকভাবে ধন্যবাদ। এগুলি জৈবিক প্রকৌশলের বিস্ময়: শক্ত কঙ্কাল তাদের আকৃতি এবং অখণ্ডতা বজায় রাখে এবং আঙ্গুলগুলিকে ওজন বহন করতে দেয়। নরম টিস্যু, যেমন পেশী এবং লিগামেন্ট, তাদের দক্ষতা দেয়। বিবর্তনের জন্য ধন্যবাদ, এই সমস্ত "বায়োমেটেরিয়াল" স্ব-একত্রিত হয়।

তাদের কৃত্রিমভাবে পুনরায় তৈরি করা অন্য বিষয়।

বিজ্ঞানীরা যৌক্তিক উৎপাদন ব্যবহার করার চেষ্টা করেছেন-যা আরও বেশি পরিচিত 3D প্রিন্টিং- হাত থেকে হৃদয় পর্যন্ত জটিল কাঠামো পুনরায় তৈরি করা। কিন্তু এক মুদ্রণ প্রক্রিয়ায় একাধিক উপকরণ একত্রিত করার সময় প্রযুক্তি হোঁচট খায়। একটি রোবোটিক হাতের 3D প্রিন্ট করার জন্য, উদাহরণস্বরূপ, একাধিক প্রিন্টার প্রয়োজন - একটি কঙ্কাল তৈরির জন্য, আরেকটি নরম টিস্যু সামগ্রীর জন্য - এবং অংশগুলির সমাবেশ৷ এই একাধিক পদক্ষেপ উত্পাদন সময় এবং জটিলতা বাড়ায়।

বিজ্ঞানীরা দীর্ঘদিন ধরে একটি একক 3D প্রিন্টিং প্রক্রিয়ায় বিভিন্ন উপকরণ একত্রিত করার চেষ্টা করেছেন। ETH জুরিখের সফট রোবোটিক্স ল্যাব থেকে একটি দল একটি উপায় খুঁজে পেয়েছে.

দলটি একটি 3D ইঙ্কজেট প্রিন্টার সজ্জিত করেছে - যা সাধারণ অফিস প্রিন্টারগুলিতে একই প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে মেশিনের দৃষ্টিভঙ্গি সহ, এটি বিভিন্ন উপকরণের সাথে দ্রুত খাপ খাইয়ে নিতে দেয়৷ দৃষ্টি-নিয়ন্ত্রিত জেটিং নামক পদ্ধতিটি প্রিন্টিংয়ের সময় একটি কাঠামোর আকার সম্পর্কে তথ্য সংগ্রহ করে যাতে এটি পরবর্তী স্তরটি কীভাবে প্রিন্ট করে তা উপাদানের ধরন নির্বিশেষে।

একটি পরীক্ষায়, দল 3D একবারে একটি কৃত্রিম হাত প্রিন্ট করেছে। কঙ্কাল, লিগামেন্ট এবং টেন্ডন দিয়ে সম্পূর্ণ, হাত যখন তার আঙ্গুলের ডগায় "চাপ অনুভব করে" তখন বিভিন্ন বস্তু ধরতে পারে।

এছাড়াও তারা 3D প্রিন্ট করেছে একটি মানব হৃদপিণ্ডের মতো একটি কাঠামো, যার সম্পূর্ণ চেম্বার, একমুখী ভালভ এবং প্রাপ্তবয়স্ক মানুষের হৃদয়ের প্রায় 40 শতাংশ হারে তরল পাম্প করার ক্ষমতা।

গবেষণাটি "খুবই চিত্তাকর্ষক," ইউটা বিশ্ববিদ্যালয়ের ড. ইয়ং লিন কং, যিনি এই কাজের সাথে জড়িত ছিলেন না কিন্তু একটি সহগামী ভাষ্য লিখেছেন, বলেছেন প্রকৃতি. 3D ইঙ্কজেট প্রিন্টিং ইতিমধ্যেই একটি পরিপক্ক প্রযুক্তি, তিনি যোগ করেছেন, কিন্তু এই গবেষণায় দেখায় যে মেশিনের দৃষ্টিশক্তি প্রযুক্তির ক্ষমতাকে আরও জটিল কাঠামো এবং একাধিক উপকরণে প্রসারিত করা সম্ভব করে তোলে।

3D ইঙ্কজেট প্রিন্টিং এর সমস্যা

প্রচলিত পদ্ধতি ব্যবহার করে একটি কাঠামো পুনরায় তৈরি করা ক্লান্তিকর এবং ত্রুটি-প্রবণ। প্রকৌশলীরা পছন্দসই আকৃতি তৈরি করার জন্য একটি ছাঁচ নিক্ষেপ করেন - বলুন, একটি হাতের কঙ্কাল - তারপরে অন্যান্য উপকরণের সাথে প্রাথমিক কাঠামো একত্রিত করে।

এটি একটি মন-নম্বিং প্রক্রিয়া যার জন্য সতর্ক ক্রমাঙ্কন প্রয়োজন। একটি মন্ত্রিসভা দরজা ইনস্টল করার মত, কোনো ত্রুটি এটি একপাশে ছেড়ে. একটি রোবট হাতের মতো জটিল কিছুর জন্য, ফলাফলগুলি বরং ফ্রাঙ্কেনস্টাইন হতে পারে।

প্রথাগত পদ্ধতিগুলি বিভিন্ন বৈশিষ্ট্য সহ উপকরণগুলিকে একত্রিত করাও কঠিন করে তোলে এবং কৃত্রিম হাতের মতো জটিল কিছুতে প্রয়োজনীয় সূক্ষ্ম বিবরণের অভাব থাকে। এই সমস্ত সীমাবদ্ধতা একটি রোবোটিক হাত-এবং অন্যান্য কার্যকরী কাঠামো-যা করতে পারে।

তারপর 3D ইঙ্কজেট প্রিন্টিং বরাবর এসেছিল। এই প্রিন্টারগুলির সাধারণ সংস্করণগুলি কয়েক হাজার স্বতন্ত্রভাবে নিয়ন্ত্রিত অগ্রভাগের মাধ্যমে একটি তরল রজন উপাদানকে চেপে দেয় - যেমন একটি অফিস প্রিন্টার উচ্চ রেজোলিউশনে একটি ফটো মুদ্রণ করে। একবার একটি স্তর মুদ্রিত হলে, একটি UV আলো রজনকে "সেট" করে, এটিকে তরল থেকে কঠিনে পরিণত করে। তারপর প্রিন্টার পরবর্তী স্তরে কাজ করতে পায়। এইভাবে, প্রিন্টার একটি 3D বস্তু তৈরি করে, স্তরে স্তরে, মাইক্রোস্কোপিক স্তরে।

যদিও অবিশ্বাস্যভাবে দ্রুত এবং সুনির্দিষ্ট, প্রযুক্তিটির সমস্যা রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, বিভিন্ন উপকরণ একসাথে আবদ্ধ করার ক্ষেত্রে এটি দুর্দান্ত নয়। একটি কার্যকরী রোবটকে 3D প্রিন্ট করতে, ইঞ্জিনিয়ারদের হয় একাধিক প্রিন্টার দিয়ে অংশগুলি মুদ্রণ করতে হবে এবং তারপরে সেগুলিকে একত্রিত করতে হবে, অথবা তারা একটি প্রাথমিক কাঠামো মুদ্রণ করতে পারে, অংশের চারপাশে কাস্ট করতে পারে এবং পছন্দসই বৈশিষ্ট্য সহ অতিরিক্ত ধরণের উপকরণ যোগ করতে পারে।

একটি প্রধান ত্রুটি হল প্রতিটি স্তরের পুরুত্ব সবসময় একই হয় না। "কালি" এর গতির পার্থক্য, অগ্রভাগের মধ্যে হস্তক্ষেপ এবং "সেটিং" প্রক্রিয়া চলাকালীন সঙ্কুচিত হওয়ার কারণে ছোটখাটো পার্থক্য হতে পারে। কিন্তু এই অসঙ্গতিগুলি আরও স্তরের সাথে যুক্ত হয়, যার ফলে বস্তুগুলি ত্রুটিপূর্ণ হয় এবং মুদ্রণ ব্যর্থ হয়।

প্রকৌশলীরা একটি ব্লেড বা রোলার যোগ করে এই সমস্যাটি মোকাবেলা করেন। রাস্তার কাজ চলাকালীন নতুন স্থাপিত কংক্রিট সমতল করার মতো, এই ধাপটি পরবর্তীটি শুরু হওয়ার আগে প্রতিটি স্তরকে সমতল করে। সমাধান, দুর্ভাগ্যবশত, অন্যান্য মাথাব্যথা সঙ্গে আসে। কারণ রোলারগুলি শুধুমাত্র কিছু উপকরণের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ - অন্যরা স্ক্র্যাপারকে গুলি করে - তারা ব্যবহার করা যেতে পারে এমন উপকরণের পরিসর সীমিত করে৷

আমাদের এই পদক্ষেপের প্রয়োজন না হলে কী হবে?

পুরষ্কারে চোখ

দলের সমাধান মেশিন দৃষ্টি. অতিরিক্ত উপাদান সরিয়ে ফেলার পরিবর্তে, প্রতিটি স্তরকে মুদ্রণের সময় স্ক্যান করা সিস্টেমটিকে রিয়েল টাইমে ছোট ভুল সনাক্ত করতে এবং ক্ষতিপূরণ দিতে সহায়তা করে।

মেশিন ভিশন সিস্টেম মাইক্রোস্কোপিক রেজোলিউশনে সমগ্র মুদ্রণ পৃষ্ঠ স্ক্যান করতে চারটি ক্যামেরা এবং দুটি লেজার ব্যবহার করে।

এই প্রক্রিয়া প্রিন্টার স্ব-সঠিক সাহায্য করে, দল ব্যাখ্যা. কোথায় খুব বেশি বা খুব কম উপাদান রয়েছে তা বোঝার মাধ্যমে, প্রিন্টার পরবর্তী স্তরে জমা হওয়া কালির পরিমাণ পরিবর্তন করতে পারে, মূলত পূর্ববর্তী "গর্তগুলি" পূরণ করে। ফলাফল হল একটি শক্তিশালী 3D প্রিন্টিং সিস্টেম যেখানে অতিরিক্ত উপাদান স্ক্র্যাপ করার প্রয়োজন নেই।

থ্রিডি প্রিন্টারে এই প্রথম মেশিন ভিশন ব্যবহার করা হয়নি। তবে নতুন সিস্টেমটি পুরানোগুলির চেয়ে 3 গুণ দ্রুত স্ক্যান করতে পারে এবং এটি এক সেকেন্ডেরও কম সময়ে ক্রমবর্ধমান কাঠামোর শারীরিক আকার বিশ্লেষণ করতে পারে, কং লিখেছেন। এটি 660D প্রিন্টারকে অনেক বড় উপকরণের লাইব্রেরি অ্যাক্সেস করতে দেয়, যার মধ্যে এমন পদার্থ রয়েছে যা মুদ্রণের সময় জটিল কাঠামোকে সমর্থন করে কিন্তু পরে সরানো হয়।

অনুবাদ? সিস্টেমটি একটি নতুন প্রজন্মের জৈব-অনুপ্রাণিত রোবটগুলিকে আগের যেকোনো প্রযুক্তির তুলনায় অনেক দ্রুত মুদ্রণ করতে পারে।

একটি পরীক্ষা হিসাবে, দলটি দুটি ধরণের উপকরণ দিয়ে একটি কৃত্রিম হাত প্রিন্ট করেছে: একটি কঙ্কাল হিসাবে কাজ করার জন্য একটি কঠোর, লোড বহনকারী উপাদান এবং টেন্ডন এবং লিগামেন্ট তৈরির জন্য একটি নরম নমনযোগ্য উপাদান। তারা বাতাসের চাপের সাথে এর গতিবিধি নিয়ন্ত্রণ করতে হাত জুড়ে চ্যানেলগুলি মুদ্রিত করেছিল এবং একই সাথে স্পর্শ অনুভব করার জন্য একটি ঝিল্লিকে একীভূত করেছিল - মূলত, আঙ্গুলের ডগা।

তারা হাতটিকে বাহ্যিক বৈদ্যুতিক উপাদানগুলির সাথে সংযুক্ত করে এবং এটিকে একটি ছোট হাঁটা রোবটের সাথে সংযুক্ত করে। এর চাপ-সংবেদনশীল আঙ্গুলের ডগায় ধন্যবাদ, এটি বিভিন্ন বস্তু-একটি কলম বা একটি খালি প্লাস্টিকের জলের বোতল তুলতে পারে।

সিস্টেমটি একাধিক চেম্বার সহ একটি মানব-সদৃশ হৃদপিণ্ডের কাঠামোও মুদ্রিত করেছিল। সিন্থেটিক হার্টে চাপ দেওয়ার সময়, এটি তার জৈবিক প্রতিরূপের মতো তরল পাম্প করে।

সবই ছাপা হয়ে গেল একযোগে।

পরবর্তী পদক্ষেপ

ফলাফলগুলি আকর্ষণীয় কারণ তারা এমন একটি প্রযুক্তির জন্য একটি যুগান্তকারী বলে মনে করে যা ইতিমধ্যে একটি পরিপক্ক অবস্থায় রয়েছে, কং বলেছেন. যদিও কয়েক দশক ধরে বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ, শুধু মেশিন দৃষ্টি যোগ করে প্রযুক্তিকে নতুন জীবন দেয়।

"উত্তেজনাপূর্ণভাবে, এই বৈচিত্র্যময় উদাহরণগুলি মাত্র কয়েকটি উপকরণ ব্যবহার করে মুদ্রিত হয়েছিল," তিনি যোগ করেছেন। দলটির লক্ষ্য তারা যে সামগ্রীগুলি দিয়ে মুদ্রণ করতে পারে তা প্রসারিত করা এবং মুদ্রণের সময় সেন্সিং এবং চলাচলের জন্য সরাসরি ইলেকট্রনিক সেন্সর যুক্ত করা। সিস্টেমটি অন্যান্য বানোয়াট পদ্ধতিও অন্তর্ভুক্ত করতে পারে - উদাহরণস্বরূপ, হাতের পৃষ্ঠে জৈবিকভাবে সক্রিয় অণুর একটি আবরণ স্প্রে করা।

ETH জুরিখের একজন অধ্যাপক এবং নতুন কাগজের একজন লেখক রবার্ট কাটসম্যান সিস্টেমের বৃহত্তর ব্যবহার সম্পর্কে আশাবাদী। "আপনি মেডিকেল ইমপ্লান্টের কথা ভাবতে পারেন...[অথবা] টিস্যু ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের প্রোটোটাইপ করার জন্য এটি ব্যবহার করুন," তিনি বলেছিলেন। "প্রযুক্তি নিজেই কেবল বৃদ্ধি পাবে।"

ইমেজ ক্রেডিট: ETH জুরিখ/থমাস বুচনার

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://singularityhub.com/2023/11/24/scientists-3d-print-a-complex-robotic-hand-with-bones-tendons-and-ligaments/