این ربات شناگر با نور + فیلم هدایت می شود

محققان MIT یک ربات شنای بسیار کوچک ساخته اند که با لایه ای از سلول های ماهیچه ای زنده حرکت می کند و می تواند توسط نور در جهت خاصی هدایت شود.

گزارش کردن خدمات رباتیک یک مرحله ایاین ربات تقریباً به اندازه یک آدامس است و سلول های ماهیچه ای زنده در ساختار آن بر روی ژل انعطاف پذیر قرار گرفته اند. محققان سلول‌ها را مهندسی ژنتیکی کرده‌اند تا در مواجهه با نور منقبض شوند. در نتیجه وقتی نور به یکی از دو باله ربات می تابد، همان باله شروع به حرکت می کند. طراحی نازک این ربات می تواند راهی برای ساخت ماشین های روان تر، ارزان تر و کارآمدتر در آینده باشد.

با تابش متناوب نور به دو باله، محققان می توانند ربات را به جلو هدایت کنند یا جهت آن را تغییر دهند. این ربات برای کنترل نیازی به تجهیزات الکترونیکی داخلی ندارد و کل فرآیند هدایت از بیرون انجام می شود. در این آزمایش، یک محقق با استفاده از یک منبع نور دستی، ربات را در مسیری ساده در داخل یک ظرف پتری بزرگ هدایت کرد.

طول هر باله این ربات 15 میلی متر، عرض آن 7 میلی متر و ضخامت آن 0.5 میلی متر است. ریتو رامان، دانشیار مهندسی مکانیک در MIT و یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت که حرکت در آب به نیروی بسیار بیشتری نسبت به هوا نیاز دارد. به گفته وی، این ربات با توجه به اندازه کوچکش قدرت قابل توجهی تولید می کند.

بیشتر بخوانید: این ربات 10 دلاری می تواند از پله ها بالا برود + تصویر

بهبود ساختار عضلات با ژل سفت تر

گروه MIT در طراحی قبلی خود از ژل فیبرین بسیار نرم استفاده می کردند. این ماده زمانی که توسط سلول های عضلانی کشیده می شد، چروک می شد و عملکرد ساختار را محدود می کرد. در نسخه جدید، محققان به سراغ ژل سفت تری بر پایه ژلاتین رفتند و شیارهایی با کف مربعی روی سطح آن ایجاد کردند.

این شیارها باعث می‌شود که سلول‌های ماهیچه‌ای در یک راستا قرار بگیرند و به یکدیگر متصل شوند. سپس سلول‌ها رشته‌هایی را تشکیل دادند که می‌توانستند هماهنگ‌تر منقبض شوند و نیروی مؤثرتری تولید کنند.

محققان همچنین آنها را برای افزایش قدرت عضلانی آموزش دادند. ماهیچه های ربات شناگر روزانه به مدت 15 دقیقه با سرعت دو پالس نور در ثانیه تحریک می شدند. این تمرین جابجایی باله را در مقایسه با گروه کنترل که تحریک نشده بود، چهار برابر افزایش داد.

همچنین بافت ماهیچه ای ربات بیش از 30 روز بدون نیاز به مهار به فعالیت خود ادامه داد. این ربات با سریع ترین سرعت ثبت شده خود، مسافتی حدود چهار برابر طول بدن خود را در دقیقه طی کرد. با این حال، سیستم همچنان به یک عامل خارجی برای راهنمایی وابسته است و نمی تواند به طور مستقل مسیر خود را انتخاب کند.

بیشتر بخوانید: این دست رباتیک خودران روی نوک انگشتان خود راه می رود + فیلم

طراحی تک لایه، تفاوت اصلی ربات شنا MIT

روبات‌های شناگر مجهز به بافت زنده و کنترل شده توسط نور قبلاً ساخته شده‌اند. در سال 2016، محققان یک ماهی روباتیک ساختند که با سلول های قلب موش حساس به نور حرکت می کرد. در سال 2022، یک ماهی روباتیک با استفاده از سلول های قلب انسان ساخته شد که می توانست به طور مستقل شنا کند.

در سال 2026، محققان چینی یک ماهی رومیزی رومیزی را معرفی کردند که از ماهیچه های استخراج شده از قورباغه و هدایت نور توسط نور نیرو می گرفت. ربات دیگری به نام OstraBot توانست در هر دقیقه مسافتی معادل 15.6 برابر طول بدن خود را با ماهیچه های اسکلتی ورزیده طی کند. این سرعت تقریبا چهار برابر سریعتر از ربات MIT است.

مزیت اصلی طراحی MIT در سرعت نیست، بلکه در ساخت بسیار نازک و تک لایه آن است. محققان بیان کردند که این ساختار به سلول های کمتری نسبت به بلوک های عضلانی ضخیم مورد استفاده در بسیاری از روبات های بیوسنتزی نیاز دارد. چنین طراحی می تواند هزینه ساخت و ساز را کاهش دهد و حرکت کارآمدتر را امکان پذیر کند.

اکنون محققان در حال برنامه ریزی برای افزایش توانایی این سازه هستند. نسخه فعلی فقط از یک خط سلولی استفاده می کند و رشته های عضلانی آن در یک جهت تراز شده اند. اشکال استفاده شده در طراحی نیز ساده هستند. به گفته تیم تحقیقاتی، استفاده از ترتیبات پیچیده تر در آینده می تواند حرکات قوی تر یا الگوهای حرکتی متفاوت را ایجاد کند.

رامان گفت که بسیاری از روبات‌های بیوسنتزی کنونی از توده‌های بزرگ و سه‌بعدی ماهیچه‌های اسکلتی که در آزمایشگاه رشد می‌کنند استفاده می‌کنند که ساخت آن به میلیون‌ها سلول نیاز دارد. او معتقد است ربات‌هایی که با ماهیچه‌های زنده کار می‌کنند می‌توانند در آینده ماموریت‌های ظریفی مانند کاوش در محیط‌هایی را انجام دهند که برای سخت‌افزارهای معمولی بسیار حساس یا غیرقابل پیش‌بینی هستند.

بافت زنده دارای مزایایی است که سخت افزارهای معمولی به دلیل نرمی، پاسخگویی به محیط و توانایی تعمیر خود فاقد آن هستند. محققان امیدوارند طراحی تک لایه این ربات شناگر بتواند گام دیگری برای توسعه ربات های زیست کامپوزیتی ساده تر و ارزان تر باشد. با این حال، این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی خود است.