ऑक्टोपस-प्रेरित रोबोट: सिलिकॉन त्वचा '3 डी छलावरण' के लिए बनावट बदल सकते हैं

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एक फ्लैश में, एक ऑक्टोपस अपनी त्वचा के रंग और बनावट को बदलकर रैग्ड-एजेड समुद्री शैवाल या कोरल की तरह बना सकता है, इस प्रकार इसके वातावरण में लगभग अदृश्य हो सकता है। और भविष्य में, रोबोट इस प्रतीत होता है जादुई छलावरण चाल के रूप में अच्छी तरह से खींचने में सक्षम हो सकता है।

शोधकर्ताओं ने सेफेलोपॉड त्वचा का एक सिंथेटिक रूप बनाया है जो एक सपाट, 2 डी सतह से धक्कों और गड्ढों के साथ एक त्रि-आयामी में बदल सकता है, वे आज (12 अक्टूबर) पत्रिका जर्नल में रिपोर्ट करते हैं। शोधकर्ताओं ने कहा कि यह तकनीक एक दिन नरम रोबोटों में इस्तेमाल की जा सकती है, जो आमतौर पर एक खिंचाव वाली सिलिकॉन "त्वचा" में होती है।

"कैम्फ्लाज़्ड रोबोट जानवरों के हमलों से छिप सकते हैं और उन्हें संरक्षित किया जा सकता है, और अपने प्राकृतिक आवासों में उनका अध्ययन करने के लिए जानवरों से बेहतर तरीके से संपर्क कर सकते हैं," सीसिलिया लासची, इटली के पीसा में सेंट'अन्ना स्कूल ऑफ एडवांस स्टडीज के बायोआरोबोटिक्स इंस्टीट्यूट में बायोरोबोटिक्स के एक प्रोफेसर। , विज्ञान के वर्तमान अंक में एक साथ लेख में लिखा है। "निश्चित रूप से, छलावरण सैन्य अनुप्रयोगों का भी समर्थन कर सकता है, जहां रोबोट की दृश्यता को कम करने से यह खतरनाक क्षेत्रों तक पहुंचने में लाभ प्रदान करता है," लासची ने लिखा, जो वर्तमान अध्ययन में शामिल नहीं था।

विशाल ऑस्ट्रेलियाई कटलफ़िश (सिपाही आपा) छलावरण उद्देश्यों के लिए अपने पैपिल्ले को व्यक्त करता है। (छवि क्रेडिट: रोजर हैनलोन)

ऊबड़ खाबड़ त्वचा

पेन्सिलवेनिया विश्वविद्यालय के जेम्स पिकुल और कॉर्नेल विश्वविद्यालय के रॉबर्ट शेफर्ड के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने 3 डी बम्प्स या पैपिला से प्रेरणा लेते हुए कहा कि ऑक्टोपस और कटलफिश छलावरण के लिए एक सेकंड के पांचवे हिस्से में मांसपेशियों की इकाइयों का उपयोग करके फुला सकते हैं।

एक नरम रोबोट में पैपिल्ले का पूरक सिलिकॉन त्वचा के नीचे हवा की जेब, या "गुब्बारे" होगा। रोबोट में हरकत पैदा करने के लिए अक्सर ये जेब अलग-अलग जगहों पर अलग-अलग समय पर फुलाते हैं। नए शोध में, इस रोबोट मुद्रास्फीति को एक कदम आगे ले जाया गया।

"इन चीजों के आधार पर वे कर सकते हैं और हमारी तकनीक क्या नहीं कर सकती है, हम कैसे उनकी अद्भुत अद्भुत क्षमताओं के तकनीकी समाधान के लिए अंतर को पाटते हैं?" शेफर्ड द्वारा केंद्रीय प्रश्न था।

"इस मामले में, एक गुब्बारे को फुलाया जाना एक बहुत संभव समाधान है," उन्होंने कहा।

सिलिकॉन में छोटे फाइबर-मेष क्षेत्रों को एम्बेड करके, वैज्ञानिक फुलाए हुए सतह की बनावट को नियंत्रित और आकार दे सकते हैं, ठीक उसी तरह जैसे कि एक ऑक्टोपस अपनी त्वचा को पुनर्जीवित कर सकता है।

शोधकर्ताओं ने एक सिलिकॉन-मेष कम्पोजिट बनाया, जो उन्होंने तब हवा के साथ फुलाया कि पिपली की नकल करने के लिए जो कि सेफालोपोड्स छलावरण के लिए अपनी त्वचा को बनावट के लिए फुलाते हैं। (छवि क्रेडिट: जे.एच. पिकुल एट अल।, विज्ञान (2017))

कॉर्नेल विश्वविद्यालय में एक पोस्टडॉक्टोरल छात्र, पिकुल, फाइबर-जाली के छल्ले के पैटर्न के माध्यम से इन वायु जेबों को बनावट देने के विचार के साथ आया था। Pikul ने लाइव साइंस को बताया कि किस तरह से त्वरित और प्रतिवर्ती मुद्रास्फीति हो सकती है, इस वजह से उन्हें सिलिकॉन फुलाने के विचार के लिए आकर्षित किया गया था। वहाँ से, यह काम करने के लिए गणितीय मॉडल का पता लगाने की बात थी।

अवधारणा के सुबूत

बनावट वाली खाल के लिए वर्तमान प्रोटोटाइप काफी अल्पविकसित दिखता है: फाइबर-मेष फ़्रेमों के गाढ़ा हलकों के साथ सिलिकॉन के बुलबुले को विभाजित करके, शोधकर्ताओं ने यह पता लगाया कि सिलिकॉन के आकार को कैसे नियंत्रित किया जाए क्योंकि यह फुलाया जाता है। वे कागज के अनुसार, जाल को मजबूत करके बुलबुले को कुछ नए आकार में बढ़ाने में कामयाब रहे। उदाहरण के लिए, उन्होंने ऐसी संरचनाएँ बनाईं जो एक नदी के साथ-साथ एक रसीले पौधे में गोल पत्थरों की नकल करती हैं औरग्रेप्टोवरिया अमेथोरम) पत्तियों के साथ एक सर्पिल पैटर्न में व्यवस्थित।

शोधकर्ताओं ने एक प्रोटोटाइप का निर्माण करके अपने सिलिकॉन छलावरण तकनीक का परीक्षण किया जो एक सपाट सतह से 3 डी एक में तब्दील हो गया जो एक रसीले पौधे की नकल करता था। (छवि क्रेडिट: जे.एच. पिकुल एट अल।, विज्ञान (2017))

लेकिन परिष्कार उनका प्राथमिक लक्ष्य नहीं था, शेफर्ड ने उल्लेख किया।

शेफर्ड ने लाइव साइंस को बताया, "हम नहीं चाहते कि यह एक ऐसी तकनीक हो, जिसे दुनिया के कुछ लोग ही इस्तेमाल कर सकें; हम चाहते हैं कि यह करना काफी आसान हो।" वह टेक्सचरिंग तकनीक चाहता था, जो कि रंग बदलने वाली सिलिकॉन की खाल बनाने के लिए टीम के पहले के निष्कर्षों पर बनी हो, जो उद्योग, शिक्षाविदों और शौकियों के लिए समान हो। इसलिए, टीम ने जानबूझकर लेजर कटर जैसी तकनीकों का उपयोग करते हुए तार के छल्ले का निर्माण किया क्योंकि यही एक कॉर्नेल यूनिवर्सिटी लैब के बाहर के लोग इस्तेमाल कर सकते थे।

कॉर्नेल के भौतिकी के प्रोफेसर इताई कोहेन, जिन्होंने अनुसंधान पर भी काम किया, ने प्रौद्योगिकी के एक और सुलभ पहलू पर ध्यान दिया। मैदान में एक भ्रमण पर, कोहेन ने खंडित सिलिकॉन की चादरों को ढेर कर दिया - एक ट्रक के पीछे - एक छलावरण बनावट में फुलाए जाने के लिए क्रमादेशित। कोहेन ने लाइव साइंस को बताया, "अब आप इसे बढ़ा सकते हैं, इसलिए इसका उस स्थायी आकार में होना जरूरी नहीं है, जिसे ट्रांसपोर्ट करना वास्तव में मुश्किल है।" जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी की प्रगति होती है, कोई भी एक पर्यावरण को स्कैन करने में सक्षम हो सकता है और फिर उसी सिलिकॉन शीट को ठीक से प्रोग्राम कर सकता है और इसकी नकल कर सकता है, कोहेन ने अनुमान लगाया।

पिकुल और शेफर्ड दोनों ने अपनी-अपनी प्रयोगशालाओं में इस तकनीक को आगे बढ़ाने की योजना बनाई है। शेफर्ड ने बताया कि प्रौद्योगिकी विकसित करने के बाद से, उसने मुद्रास्फीति को बिजली की धाराओं के साथ बदलना शुरू कर दिया है जो एक ही बनावट का कारण बन सकता है - कोई भी तार और दबाव वाली वायु प्रणाली की आवश्यकता नहीं है। उन्होंने कहा कि पिकुल उन सामग्रियों की सतहों में हेरफेर करने से सीखे गए पाठों को लागू करने की उम्मीद करता है, जहां सतह क्षेत्र एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जैसे बैटरी या कूलेंट, उन्होंने कहा।

"हम अभी भी नरम रोबोटिक्स के खोजपूर्ण चरण में बहुत अधिक हैं," शेफर्ड ने कहा। क्योंकि अधिकांश मशीनें कठोर धातुओं और प्लास्टिक से बनी होती हैं, मुलायम रोबोटों के सम्मेलनों और सर्वोत्तम उपयोगों को अभी पूरी तरह से समाप्त कर दिया गया है। "हम अभी शुरुआत में हैं, और हमारे पास बहुत अच्छे परिणाम हैं," उन्होंने कहा, लेकिन कुंजी है, "भविष्य में, अन्य लोगों के लिए प्रौद्योगिकी का उपयोग करना आसान है और सुनिश्चित करें कि ये सिस्टम विश्वसनीय हैं।"

अध्ययन को अमेरिकी सेना अनुसंधान प्रयोगशाला के सेना अनुसंधान कार्यालय द्वारा वित्त पोषित किया गया था।

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