به عصر میکرورباتها خوش آمدید
2 ژوئن 2021 2021-05-30 11:59به عصر میکرورباتها خوش آمدید
به عصر میکرورباتها خوش آمدید
علمی در زمینه رباتیکهای کوچک است، به طور ویژه، رباتهای همراه با مشخصات ابعادی کمتر از یک میلیمتر میباشد. این اصطلاح همچنین میتواند، برای رباتهایی که قادر به اداره کردن اجزای خود به اندازه میکرومتر هستند، استفاده شود. میکرورباتیک، شاخهای از رباتیکها بوده که به مطالعه و کاربرد رباتهای مینیاتوری با مقیاس میکرومتر میپردازد.
تولید:
میکرورباتها به شکل میکروکنترلرها در اواخر دهه قرن بیستم متولد شدند و سامانه میکروالکترومکانیکی سیلیکونی (MEMS)، گرچه اکثر میکرورباتها از سیلیکون برای اجزای مکانیکی نسبت به دیگر سنسورها استفاده نمینمایند. اولین تحقیق و طراحی مفهومی رباتهای کوچک در اوایل ۱۹۷۰ در سیستم طبقه بندی سازمان های اطلاعاتی ایالات متحده انجام شد. کاربردها در آن زمان، شامل نجات زندانیان جنگی و ماموریت های رهگیری الکترونیکی بود. مفهوم ساخت ربات بسیار کوچک، و بهره گیری از پیشرفت های اخیر در میکرو الکتروسیستم های مکانیکی با توجه به اندازه کوچک خود، به طور بالقوه بسیار ارزان است، و می تواند در تعداد زیادی (رباتیک گروهی) برای کشف محیط هایی که بیش از حد کوچک یا بیش از حد خطرناک برای افراد و یا رباتهای بزرگتر هستند، مورد استفاده قرار بگیرد. انتظار میرود که این رباتها در مواردی از قبیل: جستجوی بازماندگان در ساختمانهای فروریخته پس از زلزله، و یا به صورت خزنده در کاربردهای پزشکی استفاده شود.
به عصر رباتهای میکرو و نانو خوش آمدید
این رباتها در مقیاس میکرو یا حتی نانو هستند به همین دلیل میکروربات و نانوربات نام دارند و مثل همتایان بزرگ تر خود، جلب توجه نمیکنند. اما کارایی زیادی در صنعت انتقال اطلاعات دارند. این رباتها در زمینههایی مانند توسعه اپلیکیشنها، انجام جراحیها در مقیاسهای میکر و نانو و حتی اکتشاف سیارههای دیگر، کاربرد دارند.
نمونههای این حوزه نوین رباتیک را تقریبا همه جا میبینید. اخیرا، محققان دانشگاه کالیفرنیای جنوبی، نوعی ربات حشره مانند ساختهاند که تنها 95 میلی گرم وزن دارد و حتی از یک سکه پنی هم کوچکتر است.
در آلمان، مهندسان موسسه Max Planck که در زمینه سیستمهای هوشمند فعالیت دارد، نوعی ماشین کوچک قابل هدایت ساختهاند. این موسسه، ماشینی ساخته که میتواند شکل خودروهایی مانند شورلت اسپارک یا فورد فیستا، را به خود بگیرد. با این تفاوت که اندازه این خودروها تنها 40 تا 50 میکرومتر است. یعنی نصف قطر یک تار موی انسان!!!
این آزمایشگاه در واقع یک سری میکروماشینهای متحرک تولید کرده که میتوان آنها را برنامه ریزی کرد تا شکل مورد نظر را به خود بگیرند. البته این همه چیز نیست.
دکتر متین سیتی، مدیر بخش هوش فیزیکال موسسه Max Planck، در مصاحبهای اعلام کرد:« تیم ما، میکرو رباتهای جدید ترکیبی بیو هیبریدی طراحی کرده که در مقیاسهای فوق کوچک هستند. تا کنون، نمونههای مختلفی از شکل گیری برنامه ریزی شده از این رباتهای چند منظوره را نشان دادهایم. این رباتهای کوچک و منعطف، از حیواناتی مانند عروس دریایی، کرم ابریشم، کرمها، اسپرماتوزوئیدها و لارو سوسک الهام گرفته شدهاند و با بلوتوث کار میکنند.»
Dea Gyu Kim ، پروفسوری است که در موسسه Georgia Tech. به روی میکرو رباتها کار میکند. وی میگوید:« رباتهای سنتی، ساختار پیچیدهتری دارند و دستورهای مختلف را باید خود به تنهایی انجام دهند. اما با وجود میکرو رباتها، انجام فعالیتهای مختلف، راحتتر میشود. چون به جای یک ربات، مجموعهای از رباتها هستند که میتوانند دستورات مختلف را با ارتباط و اتحاد با یکدیگر، به شیوههای متنوع انجام دهند.»
موارد استفاده میکرورباتها و نانورباتها چه خواهد بود؟
یکی از بهترین حوزههایی که از این رباتها میتوان بهره برد، دنیای پزشکی است. این نسل جدید از رباتها میتوانند به مناطقی از بدن دست پیدا کنند که دسترسی سخت تری دارند. به علاوه برای تشخیصها ودرمانهای پزشکی نیمه تهاجمی نیز کاربرد خواهند داشت. تیمی که در این زمینه تشکیل داده شده نیز بیشتر به روی انجام پروژههای آزمایشی پزشکی متمرکز است مثلا درمان سرطان، آمبولیزاسیون، باز کردن رگها، نمونه گیری از بافتها و انجام جراحیهای میکروسرجری.
از میکرو رباتها و نانورباتها در حوزههای دیگر نیز میتوان استفاده کرد مثلا جا به جایی اشیای بزرگتر یا میکرو رباتهایی که با استفاده از کنترلهای مغاناطیسی میتوانند مواد معدنی سنگین را از آبهای آلوده جدا کنند. شکی نیست که به زودی، موارد استفاده بیشتری نیز برای این تکنولوژی نوین کشف خواهد شد.
میکرو ربات های پزشکی با قابلیت تغییر شکل
بر کسی پوشیده نیست که تکنولوژی میکرو ربات ها روز به روز در حال پیشرفت و توسعه هست و میتوانیم به روزی برسیم که این ربات ها در عروق انسان شنا کنند و دارو را به محل مورد نظر انتقال دهند یا رگ های مسدود را باز کنند.
اما قضیه به این سادگی ها هم نیست. بدن انسان پر از محیط های مختلف با شرایط مختلف است واین ربات ها برای گردش در بدن نیاز دارند تا خود را با شرایط مختلف وفق دهند.
در حال حاضر محققان EPFL و ETH Zurich میکرو ربات هایی ساخته اند که میتواند به صورت خودکار با محیط های مختلف وفق پیدا کند و سازگار شود.
این ربات ها از لایه هایی از هیدروژل تشکیل شده اند. هیدروژل نوعی ژل است که در آن مولکول آب است و همچنین حاوی پلیمر که حس میکند و به گلوکز در مایعات بدن متصل میشود. این ایمپلنت ضرری برای بافت های زنده ندارد.
این لایه ها مانند اریگامی با چینشی خاص کنار هم قرار میگیرند و ربات را تشکیل میدهند. همچنین در این ربات ها ذرات کوچک مغناطیسی نهفته میشود . با گذاشتن این ذرات مغناطیسی این امکان وجود دارد که بتوان با استفاده از میدان مغناطیسی خاص این رباط ها را از خارج از بدن هدایت و کنترل کرد.
حال ربات های جدید میتوانند بصورت اتوماتیک حالت فیزیکی خود را عوض کنند تا بتوانند در شرایط مختلف درست عمل کنند. به عنوان مثال محققان دریافتند که یک ربات با بدنه ی لوله ای شکل به همراه یک دم تخت میتواند به خوبی در مایعات با غلظت کم (مانند عروق با غلظت خونی کم) شنا کند و به سمت هدف برود در حالی که برای حرکت کردن در عروق با مایعات غلظت بالا شکل ظاهری مارپیچ بسیار بهتر عمل میکند.
برای اینکه این رباط ها بتوانند بصورت خودکار بین این دو شکل تغییر کنند آنها را با ساکاروز (ترکیبی که خاصیت شیرین دارد) تغلیظ کرده اند.
سلمان ساکار محقق اصلی این پژوهش توضیح میدهد :” ربات های ما ترکیب و ساختار بخصوصی دارند که به انها اجازه میدهد تا خود را با شرایط مختلفی که در آن هستند سازگار کنند. برای مثال اگر انها با تغییر غلظت مواجه شوند شکل خود را تغییر میدهند تا سرعت و مانور پذیری خود را حفظ کنند بدون اینکه از مسیر حرکت خود خارج شوند”.
محققان برای آزمایش ربات ها با استفاده از لوله های شیشه ای عروق خونی را شبیه سازی کردند و مایعاتی با غلظت مختلف درون آن قرار دادند و دیده شد ربات ها به خوبی در آن شنا میکردند. این آزمایش برای محققان مشخص کرد که کدام شکل برای کدام نوع محیط بهتر است.
مرکز آموزشی و کارآفرینی خوارزمی در مسیر یادگیری مهارت های حرفه ای، پیشرفت شغلی، کارآفرینی و توسعه کسب و کار با بهره مندی از دانش و تجربه اساتید متخصص و دارا بودن کادری مجرب در کنار فراهم آوردن محیطی پویا با امکانات روز آموزشی، با افتخار در کنار شما خواهد بود. امیدواریم بتوانیم نقش و سهمی موثر در آینده، جایگاه شغلی و اجتماعی شما مردم کشور عزیزمان ایران داشته باشیم و رسالت اجتماعی خود را به نحو احسن ایفا نماییم.