मिलिरोबोट एक मनमोहक कार्टून वाहन की तरह लग रहा था क्योंकि इसने एक जटिल भूलभुलैया को कुशलता से नेविगेट किया था। यह एक अजीब प्राणी है: नीचे एक ढह गई बाड़ जैसा दिखता है; शीर्ष, एक कोलंडर जैसी टोकरी। एक पैसे का आकार, यह नाजुक और पूरी तरह से सरल लगता है।
लेकिन इसके मूल में स्वायत्त रोबोट बनाने के लिए एक संभावित प्रतिमान बदलाव है जो अपने स्थानीय पर्यावरण को समझ सकता है और प्रतिक्रिया दे सकता है। क्लासिक रोबोट के विपरीत, जो कई घटकों के साथ इकट्ठे होते हैं, मिलीरोबोट है 3D मुद्रित एक दूधिया दिखने वाली मेटामटेरियल के साथ जो लचीले ढंग से कुछ विद्युत अंतराल के साथ अपने गुणों को बदल सकता है।
मेटामटेरियल्स किसी कॉमिक बुक से बाहर की तरह लगते हैं, लेकिन अवधारणा सरल है। लकड़ी, कांच, या अन्य स्थिर सामग्रियों के विपरीत, हम उनकी संरचना को पकड़ने के लिए आसानी से भरोसा करते हैं, अध्ययन में उपयोग की जाने वाली मेटामटेरियल-पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री-विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के साथ विस्फोट होने पर आसानी से अपनी संरचना को बदल देती है। यह सामग्री को मोड़ने, विपरीत करने, सिकुड़ने या विस्तार करने की अनुमति देता है। प्रत्येक आंदोलन को मैप करें, और रोबोट बनाना और चलाना संभव है।
बॉट बनाने के लिए, टीम बनाया गया पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री का उपयोग करके रोबोटिक संरचनाओं को प्रिंट करने के लिए एक 3 डी प्रिंटिंग सेटअप। एक अतिरिक्त ऐड-ऑन के रूप में, टीम ने बॉट्स को एक अल्ट्रासाउंड ग्लोअप दिया, सामग्री में घटकों को एम्बेड किया, जिससे बॉट्स को अपने पर्यावरण को समझने के लिए कंपन को बिजली में बदलने में मदद मिली।
मिलिबॉट्स ने वास्तविक समय में संभावित बाधाओं से स्वायत्त रूप से चलना, कूदना और बचना सीखा। वे प्रयोगशाला में एक मिनी-बीच हाइक भी ले सकते थे, आसानी से एक उबड़-खाबड़, रेतीले इलाके में आंशिक रूप से हरियाली से आच्छादित होकर नेविगेट कर सकते थे।
बॉट्स, हालांकि अभी भी अल्पविकसित हैं, एक दिन हमारे शरीर में सीमित स्थानों में दवाओं को वितरित करने में मदद कर सकते हैं यदि सिकुड़ गए हैं। वे नए या खतरनाक वातावरण का पता लगाने के लिए सस्ते, छोटे, लेकिन शक्तिशाली स्काउट्स के रूप में भी कार्य कर सकते हैं।
सेंटर फॉर सॉफ्ट रोबोटिक्स, दक्षिणी डेनमार्क विश्वविद्यालय में डॉ अहमद रफसंजानी को, जो शामिल नहीं था अध्ययन में, मिलिबॉट स्वायत्त रोबोट बनाने के एक नए तरीके के रूप में मेटामटेरियल्स को सुर्खियों में लाते हैं। अध्ययन "रोबोट सामग्री' के व्यापक दृष्टिकोण पर प्रकाश डालता है जिसमें सामग्री और मशीनों के बीच की सीमा अविवेकी हो जाती है," उन्होंने एक संबंधित टिप्पणी में लिखा था। "पीजोइलेक्ट्रिक मेटामटेरियल्स के अतिरिक्त निर्माण से पूरी तरह से एकीकृत रोबोटों का निर्माण हो सकता है जो अंततः सीधे 3 डी प्रिंटर से बाहर निकल सकते हैं।"
मेटा-क्या?
मेटामटेरियल अजीब हैं। लेकिन उनके विदेशी गुणों के लिए धन्यवाद, वैज्ञानिकों ने इन अजीब बत्तखों के संभावित उपयोगों का आसानी से पता लगाया है। एक क्लासिक एक ऑप्टिक्स है। मेटामटेरियल्स अक्सर ऐसे घटकों से बने होते हैं जो प्रकाश सहित विद्युत चुम्बकीय तरंगों के साथ लचीले ढंग से बातचीत करते हैं। एक तरह से, वे कैमरा लेंस या दर्पण के समान हैं, लेकिन महाशक्ति के साथ तेजी से बदलने के लिए कि वे हर प्रकाश तरंग को कैसे निर्देशित करते हैं। सिद्धांत रूप में, मेटामटेरियल्स से सावधानीपूर्वक बनाई गई संरचना माइक्रोस्कोप लेंस से हमारे चेहरे पर सभी प्रकार के चश्मे को ओवरहाल कर सकती है।
हाल ही में, वैज्ञानिकों ने अन्य उपयोगों की खोज शुरू की। एक प्रमुख प्रयास पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री को न्यूरोमोर्फिक चिप्स में शामिल करना है, जो मोटे तौर पर अनुकरण करता है कि मस्तिष्क कैसे गणना करता है और जानकारी संग्रहीत करता है। विद्युत क्षेत्रों के साथ इन सामग्रियों के गुणों को बदलकर, वैज्ञानिक अनुमान लगा सकते हैं कि सिनेप्स अल्ट्रा-लो ऊर्जा के साथ कैसे काम करते हैं। अन्य अध्ययन मेटामटेरियल्स की एक्रोबेटिक क्षमता में उनके आकार को आकार देने के लिए टैप किया गया, जो संरचनाएं बनाते हैं जो रैखिक गति को परिवर्तित करते हैं-कहते हैं, एक केकड़ा चलना-रोटेशन और मैकेनिकल गियर में। यह ऐसा है जैसे आपके पैर अचानक घूमने वाले पहियों में बदल जाते हैं।
हाँ, मेटामटेरियल अजीब हैं। वे कैसे काम करते हैं?
यह उनकी कल्पना करने में मदद करता है एंटीना के साथ पुराने स्कूल के बॉक्सिंग टीवी. चैनल को समायोजित करने के लिए - यानी सामग्री का व्यवहार - आप एंटीना को तब तक घुमाते हैं जब तक कि उनकी संरचना रेडियो तरंगों और आवाज के साथ दृढ़ता से बातचीत न करेá, आपने सामग्री की स्थिति को पकड़ लिया है। इसके बाद इसे पारंपरिक सामग्रियों के साथ मिश्रित किया जा सकता है ताकि जटिल, जाली जैसी संरचनाओं का निर्माण किया जा सके, जबकि उनके कायांतरण गुणों को संरक्षित किया जा सके। यह लचीलापन उन्हें रोबोट डिजाइन करने के लिए विशेष रूप से दिलचस्प कैनवास बनाता है। क्योंकि वे लगभग एक ही संरचना हैं, लंबे समय में, वे बुद्धिमान बनाने में मदद कर सकते हैं कृत्रिम अंग विफलता की संभावना कम होती है, क्योंकि उनके पास यांत्रिक गतिमान भाग नहीं होते हैं। टांका लगाने के बजाय, उन्हें अब 3D प्रिंट किया जा सकता है। (यह मुझे सब देता है Westworld वाइब्स-मैकेनिकल डोलोरेस बनाम मिल्की-लिक्विड प्रिंटेड वर्जन, कोई भी?)
अजनबी बातें
नए मिलिबॉट वॉल-ई और टीएआरएस के बीच एक संकर की तरह दिखते हैं, जो एक छिद्रित, तह, चॉपस्टिक-एस्क रोबोट है तारे के बीच का. पूरी तरह से 3डी प्रिंटेड, उन्होंने रोबोट बनाने की पारंपरिक हठधर्मिता को तोड़ दिया। आम तौर पर, रोबोट को कई स्वतंत्र घटकों की आवश्यकता होती है: पर्यावरण को नेविगेट करने के लिए सेंसर, "मस्तिष्क" के लिए माइक्रोप्रोसेसर, आंदोलन के लिए एक्ट्यूएटर, और पूरे सिस्टम को चलाने के लिए बिजली की आपूर्ति। प्रत्येक लिंक विफलता के लिए प्रवण है।
यहां, टीम ने प्रत्येक घटक को एक डिज़ाइन में एकीकृत किया। पहला प्रमुख घटक पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री है, जो विद्युत क्षेत्रों को यांत्रिक तनाव में परिवर्तित करता है और इसके विपरीत। वे "मांसपेशियां" हैं जो रोबोट की गति का मार्गदर्शन करती हैं। लेकिन वे ट्रिपल ड्यूटी करते हैं। मेटामटेरियल की स्थिति के आधार पर, यह मिलिबोट को अपना आकार बनाए रखने में मदद करने के लिए सिरेमिक जैसी रीढ़ बना सकता है। अपने प्रवाहकीय चरण में, यह तंत्रिका कोशिकाओं की तरह कार्य करता है, "मांसपेशियों" को नियंत्रित करने के लिए विद्युत चुम्बकीय संकेतों को पकड़ता है। बॉट के कौशल को आगे बढ़ाते हुए एक अल्ट्रासोनिक तत्व है, जो बॉट पर पिघला हुआ है, जो इसे अपने परिवेश को समझने में मदद करता है।
कुल मिलाकर, साधारण मिलीबॉट में अनिवार्य रूप से एक चमकदार सफेद गू में मिश्रित कई प्रणालियां होती हैं: एक तंत्रिका तंत्र जो संवेदन और क्रियान्वित करने में सक्षम होता है, एक "मांसपेशी" घटक और एक कंकाल संरचना। गू को एक 3डी प्रिंटर में छोड़ते हुए, टीम ने रोबोट की रीढ़ के रूप में परिष्कृत जाली का निर्माण किया, प्रत्येक को विशिष्ट क्षेत्रों पर प्रवाहकीय धातुओं और पीजोइलेक्ट्रिक गुणों से सावधानीपूर्वक सजाया गया।
परिणाम? एक छोटा रोबोट जो अपने पर्यावरण को समझने और नेविगेट करने के लिए विद्युत क्षेत्रों में टैप करता है। इससे भी अधिक प्रभावशाली इसकी अपनी शारीरिक गतिविधियों और अंतरिक्ष में जगह को "समझने" की क्षमता है - एक चाल जिसे प्रोप्रियोसेप्शन कहा जाता है इसे डब किया गया है मानव धारणा की "छठी इंद्रिय" और शायद ही कभी रोबोट में लागू होती है।
कुछ चुनौतियों के साथ, लेखकों ने अगली बार बॉट्स के कौशल का प्रदर्शन किया। एक रोबोट विशेषज्ञ रूप से वास्तविक समय में बाधाओं के आसपास नेविगेट करता है क्योंकि मानव क्रमिक रूप से अल्ट्रासाउंड फीडबैक के आधार पर बाधाओं को नीचे गिराता है। एक अन्य परीक्षण में, रोबोट ने लंबी दूरी तय की और विशेषज्ञ रूप से तीखे मोड़ों को नेविगेट किया। केवल मिलीसेकंड की देरी के साथ, रोबोट मेंढक ने बिना पसीने के कई खुरदरी सतहों को काट दिया - एक मोटर कार्य जो पहले अन्य बॉट्स को हतप्रभ कर देता था।
मिलिबॉट्स ने भी बेहतरीन पैक खच्चर बनाए। पेलोड में 500 प्रतिशत भार के साथ-जैसे ऑनबोर्ड पावर स्रोत, ड्राइवर और माइक्रोकंट्रोलर-वे गति में केवल 20 प्रतिशत की गिरावट के साथ आसानी से आगे बढ़ने में सक्षम थे। व्यवहार में, महाशक्ति इन बॉट्स को दवा वितरण मशीनों के रूप में महान मचान बनाती है जो एक दिन हमारे रक्तप्रवाह में घूम सकती हैं।
जाने का एक तरीका
पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री का एक टुकड़ा बेहद लचीला हो सकता है, छह डिग्री स्वतंत्रता के साथ-तीन अक्षों में रैखिक रूप से विस्तार करने की क्षमता (जैसे कि आपकी भुजा आगे, किनारे और पीछे झुकना) और घूर्णन रूप से मोड़ना। अध्ययन के योगात्मक निर्माण के लिए धन्यवाद, रचनात्मक एल्गोरिदम द्वारा निर्देशित विभिन्न रोबोटिक आर्किटेक्चर को डिजाइन करना आसान है।
टीम ने "हल्के लघुचित्र में कलात्मक रूप से अभिनय और धारणा को अंतःस्थापित किया"
समग्र 3D जाली जो चारों ओर घूमती है और अपने परिवेश को महसूस करती है, ”रफसंजानी ने कहा।
रोबोट एक असंगत पहेली के रूप में सामने आ सकते हैं: एक लचीला प्राणी जो एक मेटामटेरियल के साथ कठोर सिरेमिक जैसी रीढ़ की हड्डी से बना होता है। लेकिन हम इंसान भी हैं—हम बहुत अलग आकार, आकार और क्षमताओं वाली कोशिकाओं से बने हैं। पीजोइलेक्ट्रिक रोबोटों को डिजाइन करने के लिए उपयोग किए गए विचारों को अपनाने से सॉफ्ट रोबोटिक्स को एक नया दृष्टिकोण मिलता है, जो संभावित रूप से पूरी तरह से कृत्रिम सामग्री की ओर ले जाता है जो हमारे शरीर के साथ रहते हैं।
रफसंजानी ने कहा, "अध्ययन रोबोटिक मेटामटेरियल्स को जैविक प्रणालियों के करीब लाता है, एक समय में एक कार्य।"
छवि क्रेडिट: रेने रिसर्च ग्रुप
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