इंजीनियरों ने इलेक्ट्रॉनिक्स-मुक्त रोबोट विकसित किया जो पानी की स्थिति की निगरानी कर सकता है

ड्यूक विश्वविद्यालय में एक इंजीनियरों की टीम ने एक नए इलेक्ट्रॉनिक्स-मुक्त, नरम रोबोट का विकास किया है जो भविष्य में पर्यावरणीय स्थितियों की निगरानी में एक बड़ी भूमिका निभा सकता है। रोबोट एक ड्रैगनफ्लाई के आकार का है, और यह पीएच, तापमान और तेल की उपस्थिति जैसी पर्यावरणीय स्थितियों के प्रतिक्रिया करते हुए पानी पर तैर सकता है।

नया प्रूफ-ऑफ-परिंसिपल प्रदर्शन 25 मार्च को एडवांस्ड इंटेलिजेंट सिस्टम्स पत्रिका में विस्तृत किया गया था।

नरम रोबोट लगातार आगे बढ़ रहे हैं और सुधार कर रहे हैं, और वे अपनी बहुमुखी प्रतिभा के कारण महत्व में बढ़ रहे हैं। वे जैविक ऊतकों जैसे नाजुक वस्तुओं को संभालने में सक्षम हैं, और वे अन्य कठोर रोबोट की तुलना में अधिक संकीर्ण स्थान में फिट हो सकते हैं।

शिनी वर्गीस, जो इस विचार के लिए जिम्मेदार है, ड्यूक में बायोमेडिकल इंजीनियरिंग, मैकेनिकल इंजीनियरिंग और सामग्री विज्ञान और ऑर्थोपेडिक सर्जरी के प्रोफेसर हैं।

वर्धम कुमार वर्गीस के प्रयोगशाला में एक पीएचडी छात्र है और पत्र के पहले लेखक हैं।

“मुझे शिनी से हवाई अड्डे से एक ईमेल मिला था जिसमें उन्होंने एक नरम रोबोट के लिए एक विचार का उल्लेख किया था जो उनके द्वारा पहले आविष्कार किए गए स्व-उपचार हाइड्रोजेल का उपयोग करके स्वयं को संचालित करने और प्रतिक्रिया करने में सक्षम होगा, ”कुमार ने कहा। “लेकिन यह ईमेल की सीमा थी, और मुझे कई दिनों तक उनकी ओर से कोई जवाब नहीं मिला। इसलिए यह विचार थोड़े समय के लिए लिम्बो में रहा, जब तक कि मुझे इसका पीछा करने के लिए पर्याप्त खाली समय नहीं मिला, और शिनी ने मुझसे कहा कि इसके लिए जाने के लिए कहा।”

स्व-उपचार हाइड्रोजेल

2012 में, वर्गीस की प्रयोगशाला ने पीएच में परिवर्तन के प्रति केवल कुछ सेकंड में प्रतिक्रिया करने में सक्षम एक स्व-उपचार हाइड्रोजेल विकसित किया था। एसिड में परिवर्तन हाइड्रोजेल पर नए बंधन बनाता है, और यह पीएच स्तर वापस मूल स्तर पर लौटते ही उलट जाता है।

वर्गीस के नए विचार का एक हिस्सा यह था कि नरम रोबोट पर हाइड्रोजेल का उपयोग करके इसे पानी पर यात्रा करने और विभिन्न स्थानों पर पीएच परिवर्तन का पता लगाने में सक्षम बनाना। उन्होंने एक ऐसे रोबोट के लिए एक तरीका खोजने की मांग की जो एक स्वायत्त पर्यावरणीय सेंसर की तरह कार्य करे।

वर्गीस की प्रयोगशाला में एक पोस्टडॉक्टरल फेलो, उंग ह्यून को के साथ शामिल होकर, कुमार ने एक मक्खी पर आधारित एक नरम रोबोट डिजाइन किया। कई प्रयासों के बाद, टीम ने एक ड्रैगनफ्लाई के आकार पर निर्णय लिया, और इसे एक नेटवर्क के साथ डिजाइन किया गया था जो इसके अंदरूनी माइक्रोचैनलों को वायु दबाव द्वारा नियंत्रित करने में सक्षम था।

नरम रोबोट का शरीर लगभग 2.25 इंच लंबा है, और इसका पंख लगभग 1.4 इंच है। इसे एल्युमिनियम मोल्ड में सिलिकॉन डालकर और बेक करके बनाया गया था। नरम लिथोग्राफी का उपयोग आंतरिक चैनल बनाने के लिए किया गया था जो सिलिकॉन ट्यूबिंग से जुड़े हुए थे।

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ड्राबोट

परिणामी नरम रोबोट को ड्राबोट नाम दिया गया था।

“ड्राबोट को केवल स्व-एक्ट्यूएटर्स का उपयोग करके लंबी दूरी पर वायु दबाव नियंत्रण के प्रति प्रतिक्रिया करना मुश्किल था, “को ने कहा। “यह निश्चित रूप से सबसे चुनौतीपूर्ण हिस्सा था।”

ड्राबोट अपने पंखों में आने वाले वायु दबाव को नियंत्रित करता है, और माइक्रोचैनल्स वायु को सामने के पंखों में ले जाते हैं। यह पीछे के पंखों में सीधे इशारा करते हुए छेद के माध्यम से निकल जाता है। ड्राबोट तब नहीं चलता है जब वायु प्रवाह दोनों पीछे के पंखों द्वारा अवरुद्ध होता है। हालांकि, यदि दोनों पंख ऊपर हैं, तो यह आगे बढ़ता है।

टीम ने नियंत्रण में अधिक मदद के लिए बैलून एक्ट्यूएटर्स भी विकसित किए, जो प्रत्येक पीछे के पंख के नीचे रोबोट के शरीर के पास स्थित हैं। जब वे फुलाए जाते हैं, तो पंख ऊपर की ओर मुड़ जाता है, और शोधकर्ता यह नियंत्रित कर सकते हैं कि रोबोट कहां जाता है bằng बदलकर कौन से पंख ऊपर या नीचे हैं।

“हम खुश थे जब हम ड्राबोट को नियंत्रित करने में सक्षम थे, लेकिन यह जीवित चीजों पर आधारित है, ”कुमार ने कहा। “और जीवित चीजें बस अपने आप नहीं चलती हैं, वे अपने वातावरण के प्रति प्रतिक्रिया करती हैं।”

टीम ने स्व-उपचार हाइड्रोजेल का उपयोग एक सेट के पंखों पर चित्रित करके किया, जिससे ड्राबोट पानी के पीएच में परिवर्तन के प्रति प्रतिक्रिया करने में सक्षम हो गया। यदि यह बहुत अम्लीय है, तो एक तरफ का सामने का पंख पीछे के साथ जुड़ जाता है, जिससे रोबोट एक सर्कल में घूमने के बजाय सीधे चलता है। जब पीएच स्तर सामान्य स्तर पर लौटता है, तो हाइड्रोजन उलट जाता है और पंख फिर से अलग हो जाते हैं, जिससे ड्राबोट कमांड के प्रति पूरी तरह से प्रतिक्रिया करने में सक्षम हो जाता है।

शोधकर्ताओं ने तापमान-प्रतिक्रिया सामग्री भी जोड़ी, जो ड्राबोट को पानी पर तैरने और स्पंज के साथ तेल को सोखने में सक्षम बनाती है। स्पंज का रंग तेल के रंग के अनुसार बदलता है, और जब पानी बहुत गर्म होता है, तो रोबोट के पंख भी रंग बदलते हैं।

नए विकास भविष्य में पर्यावरणीय समस्याओं से निपटने में मदद कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक ऐसा रोबोट ताजे पानी के एसिडीकरण का पता लगा सकता है, जो विभिन्न भू-संवेदनशील क्षेत्रों को प्रभावित करता है। यह जल्दी से तेल के रिसाव का पता लगाने में मदद कर सकता है या लाल ज्वार और कोरल ब्लीचिंग के शुरुआती संकेतों का पता लगा सकता है।