इंजीनियरों ने इलेक्ट्रॉनिक्स-मुक्त रोबोट विकसित किया जो जल स्थितियों की निगरानी कर सकता है

ड्यूक विश्वविद्यालय के एक इंजीनियरों की टीम ने एक नए इलेक्ट्रॉनिक्स-मुक्त, सॉफ्ट 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 प्रति प्रतिक्रिया करते हुए पानी पर तैर सकता है।

इस नए प्रूफ-ऑफ-प्रिंसिपल प्रदर्शन का विवरण 25 मार्च को एडवांस्ड इंटेलिजेंट सिस्टम्स पत्रिका में प्रकाशित किया गया था।

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

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

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

“मुझे शyni से हवाई अड्डे से एक ईमेल मिला था जिसमें उन्होंने एक सॉफ्ट रोबोट के लिए एक विचार का उल्लेख किया था जो उनके समूह द्वारा पहले से विकसित किए गए स्व-चिकित्सा हाइड्रोजेल का उपयोग करके स्वतंत्र रूप से प्रतिक्रिया कर सकता है और आगे बढ़ सकता है,” कुमार ने कहा। “लेकिन यह ईमेल की सीमा थी, और मैंने कई दिनों तक उनकी ओर से कोई जवाब नहीं सुना। इसलिए यह विचार थोड़े समय के लिए लिम्बो में पड़ा रहा जब तक कि मुझे इसे आगे बढ़ाने के लिए पर्याप्त खाली समय नहीं मिला, और शyni ने मुझसे कहा कि मैं इसके साथ आगे बढ़ूं।”

स्व-चिकित्सा हाइड्रोजेल

2012 में, वर्गेसे के प्रयोगशाला ने एक स्व-चिकित्सा हाइड्रोजेल विकसित किया था जो केवल कुछ सेकंड में पीएच में परिवर्तनों के प्रति प्रतिक्रिया कर सकता है। एसिडिटी में परिवर्तन हाइड्रोजेल पर नए बंधनों का निर्माण करता है, और यह पीएच के मूल स्तर पर लौटते ही उलटा हो सकता है।

वर्गेसे के नए विचार का एक हिस्सा यह था कि हाइड्रोजेल का उपयोग एक सॉफ्ट रोबोट पर किया जाए ताकि यह पानी पर तैरते हुए विभिन्न स्थानों पर पीएच परिवर्तनों का पता लगा सके। उन्होंने एक ऐसे रोबोट के विकास के लिए प्रयोगशाला की ओर से एक तरीका ढूंढने की कोशिश की जो एक स्वतंत्र पर्यावरणीय सेंसर की तरह काम करे।

वर्गेसे के प्रयोगशाला में एक पोस्टडॉक्टरल फेलो, उंग ह्यून को के साथ मिलकर, कुमार ने एक मक्खी पर आधारित एक सॉफ्ट रोबोट का डिज़ाइन किया। कई प्रयासों के बाद, टीम ने एक ड्रैगनफ्लाई के आकार पर निर्णय लिया, और इसे एक नेटवर्क के साथ डिज़ाइन किया गया था जो हवा के दबाव द्वारा नियंत्रित किया जा सकता था।

सॉफ्ट 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। आंतरिक चैनल बनाने के लिए सॉफ्ट लिथोग्राफी पर भरोसा किया गया था, जो सिलिकॉन ट्यूबिंग से जुड़े हुए थे।

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ड्राबोट

परिणामी सॉफ्ट रोबोट को ड्राबोट नाम दिया गया था।

“ड्राबोट को लंबी दूरी पर हवा के दबाव नियंत्रण के साथ प्रतिक्रिया करने में मुश्किल था, जिसमें कोई इलेक्ट्रॉनिक्स नहीं थी,” को ने कहा। “यह निश्चित रूप से सबसे चुनौतीपूर्ण हिस्सा था।”

ड्राबोट अपने पंखों में आने वाले हवा के दबाव को नियंत्रित करता है, और माइक्रोचैनल्स हवा को आगे की ओर ले जाते हैं। यह पीछे की ओर से निकलने वाले छेदों से बाहर निकलता है। यदि दोनों पंख नीचे हैं, तो ड्राबोट नहीं चलता 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 यह देखकर कि कौन से पंख ऊपर या नीचे हैं।

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

टीम ने स्व-चिकित्सा हाइड्रोजेल का उपयोग करके एक सेट को पेंट किया, जिससे ड्राबोट पानी के पीएच में परिवर्तनों के प्रति प्रतिक्रिया करने में सक्षम हो गया। यदि यह बहुत अम्लीय है, तो एक तरफ का सामने का पंख पीछे के पंख के साथ जुड़ जाता है, जिससे रोबोट एक सर्कल में घूमने लगता है। पीएच स्तर सामान्य होने पर हाइड्रोजेल उलट जाता है और पंख फिर से अलग हो जाते हैं, जिससे ड्राबोट नियंत्रण में वापस आ 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, ऐसा रोबोट ताजे पानी के एसिडीकरण का पता लगा सकता है, जो विभिन्न भू-संवेदनशील क्षेत्रों को प्रभावित करता है। यह तेल रिसाव का पता लगाने में भी मदद कर सकता है या लाल ज्वार और कोरल ब्लीचिंग के शुरुआती संकेतों का पता लगा सकता है।