उड़ते समय कीट-स्केल रोबोट प्रकाश उत्सर्जित करते हैं

मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं की एक टीम जुगनुओं से प्रेरित होकर नरम एक्चुएटर बना पाई जो उड़ते समय विभिन्न रंगों या पैटर्न में प्रकाश उत्सर्जित कर सकते हैं। कृत्रिम मांसपेशियाँ उड़ने वाले रोबोट के पंखों को नियंत्रित करती हैं, और उड़ान मोड में होने पर वे चमकते हैं। यह नया दृष्टिकोण उड़ने वाले रोबोटों को ट्रैक करने का एक अभिनव तरीका प्रदान करता है और उन्हें संवाद करने में मदद कर सकता है। 

नया शोध प्रकाशित किया गया था IEEE रोबोटिक्स और ऑटोमेशन लेटर्स. 

इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंट नरम कृत्रिम मांसपेशियों का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, रोबोट खोज-और-बचाव मिशन में भूमिका निभा सकते हैं, जहां वे जीवित बचे लोगों को ढूंढ सकते हैं और मदद के लिए अन्य रोबोटों को संकेत दे सकते हैं। 

संचार को ट्रैक करना और सक्षम करना

सूक्ष्म रोबोटों का वजन केवल एक पेपरक्लिप से थोड़ा अधिक होता है, और प्रकाश उत्सर्जित करने की उनकी क्षमता उन्हें प्रयोगशाला के वातावरण के बाहर अपने आप उड़ने में मदद कर सकती है। अपने वजन के कारण, माइक्रोबॉट्स किसी भी सेंसर को नहीं ले जा सकते हैं, जिसका अर्थ है कि शोधकर्ताओं को उन्हें इन्फ्रारेड कैमरों से ट्रैक करना होगा जो बाहर संघर्ष करते हैं। हालाँकि, टीम उनके द्वारा उत्सर्जित प्रकाश और तीन स्मार्टफोन कैमरों का उपयोग करके उन्हें ट्रैक करने के लिए एक नई विधि लेकर आई है। 

केविन चेन इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और कंप्यूटर साइंस (ईईसीएस) विभाग में डी. रीड वीडन, जूनियर सहायक प्रोफेसर, इलेक्ट्रॉनिक्स अनुसंधान प्रयोगशाला (आरएलई) में सॉफ्ट और माइक्रो रोबोटिक्स प्रयोगशाला के प्रमुख और वरिष्ठ लेखक हैं। कागज़। 

“यदि आप बड़े पैमाने के रोबोटों के बारे में सोचते हैं, तो वे कई अलग-अलग उपकरणों - ब्लूटूथ, वायरलेस, उन सभी प्रकार की चीजों का उपयोग करके संचार कर सकते हैं। लेकिन एक छोटे, शक्ति-बाधित रोबोट के लिए, हमें संचार के नए तरीकों के बारे में सोचने के लिए मजबूर होना पड़ता है। यह इन रोबोटों को बाहरी वातावरण में उड़ाने की दिशा में एक बड़ा कदम है, जहां हमारे पास एक अच्छी तरह से ट्यून किया गया, अत्याधुनिक मोशन ट्रैकिंग सिस्टम नहीं है, ”चेन कहते हैं।

माइक्रोरोबोट्स को चमकाना

टीम ने कृत्रिम मांसपेशियों में सूक्ष्म इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंट कणों को एम्बेड किया, जो रोबोट के उड़ान प्रदर्शन को प्रभावित किए बिना केवल 2.5 प्रतिशत अधिक वजन जोड़ता है। 

शोधकर्ताओं के समूह ने पहले रोबोट के पंखों को फड़फड़ाने वाले सॉफ्ट एक्चुएटर्स बनाने के लिए एक नई फैब्रिकेशन तकनीक विकसित की थी। इन्हें एक स्क्विशी सिलेंडर में रोल करने से पहले एक स्टैक में इलास्टोमेर और कार्बन नैनोट्यूब इलेक्ट्रोड की अल्ट्राथिन परतों को बारी-बारी से बनाया जाता है। सिलेंडर पर वोल्टेज लागू होने के बाद, इलेक्ट्रोड इलास्टोमेर को निचोड़ते हैं, और इस तनाव के कारण पंख फड़फड़ाने लगते हैं। 

चमकदार एक्चुएटर बनाने के लिए, टीम ने इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंट जिंक सल्फेट कणों को इलास्टोमेर में रखा, लेकिन इसके लिए कुछ काम की आवश्यकता थी। 

शोधकर्ताओं को पहले एक ऐसा इलेक्ट्रोड बनाना था जो प्रकाश को अवरुद्ध न करे। उन्होंने अत्यधिक पारदर्शी कार्बन नैनोट्यूब का उपयोग करके ऐसा किया, जो प्रकाश को गुजरने की अनुमति देता है। इन नैनोट्यूबों के साथ भी, जस्ता कणों को प्रकाश देने के लिए अभी भी एक बहुत मजबूत और उच्च आवृत्ति वाले विद्युत क्षेत्र की आवश्यकता होती है। इलेक्ट्रोफील्ड जिंक कणों में इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करता है, जिससे बाद वाले प्रकाश के उपपरमाण्विक कणों या फोटॉन का उत्सर्जन करते हैं। फिर सॉफ्ट एक्चुएटर में उच्च वोल्टेज के साथ एक मजबूत विद्युत क्षेत्र बनाया गया, और इसका उपयोग रोबोट को उच्च आवृत्ति पर चलाने के लिए किया गया। इस प्रक्रिया ने कणों को प्रकाशमान होने दिया। 

“परंपरागत रूप से, इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंट सामग्री बहुत ऊर्जावान रूप से महंगी होती है, लेकिन एक मायने में, हमें वह इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंस मुफ्त में मिलता है क्योंकि हम उड़ान के लिए आवश्यक आवृत्ति पर विद्युत क्षेत्र का उपयोग करते हैं। हमें नए एक्चुएशन, नए तारों या किसी भी चीज़ की आवश्यकता नहीं है। चेन का कहना है, ''प्रकाश को चमकाने में केवल 3 प्रतिशत अधिक ऊर्जा लगती है।''

टीम को पता चला कि जिंक कणों के जुड़ने से एक्चुएटर की गुणवत्ता कम हो गई, इसलिए उन्हें केवल शीर्ष इलास्टोमेर परत में मिलाया गया। इसके कारण एक्चुएटर लगभग 2.5 प्रतिशत भारी हो गया, लेकिन यह उड़ान प्रदर्शन को प्रभावित किए बिना प्रकाश उत्सर्जित कर सकता था। 

“हमने इलेक्ट्रोड के बीच इलास्टोमेर परतों की गुणवत्ता बनाए रखने में बहुत सावधानी बरती है। इन कणों को जोड़ना लगभग हमारी इलास्टोमेर परत में धूल जोड़ने जैसा था। इसमें कई अलग-अलग दृष्टिकोण और बहुत सारे परीक्षण हुए, लेकिन हम एक्चुएटर की गुणवत्ता सुनिश्चित करने का एक तरीका लेकर आए, ”किम कहते हैं।

जिंक कणों के रासायनिक संयोजन को समायोजित करके हल्के रंग को बदला जा सकता है। टीम ने नारंगी, हरे और नीले कण बनाए, जिनमें से प्रत्येक एक्चुएटर एक ठोस रंग को चमका रहा था। 

टीम ने एक्चुएटर्स को शीर्ष परत पर एक मास्क लगाकर, जस्ता कण जोड़कर, फिर एक्चुएटर को ठीक करके बहुरंगी और पैटर्न वाली रोशनी उत्सर्जित करने में सक्षम बनाया। 

मोशन ट्रैकिंग सिस्टम

अगला कदम एक्चुएटर्स के यांत्रिक गुणों का परीक्षण करना और प्रकाश की तीव्रता को मापना था। उन्होंने एक विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए मोशन-ट्रैकिंग सिस्टम के साथ उड़ान परीक्षण चलाया, जिसमें प्रत्येक इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंट एक्चुएटर को ट्रैक करने के लिए iPhone कैमरों का उपयोग किया गया, जो एक सक्रिय मार्कर के रूप में कार्य करता था। कैमरे द्वारा प्रत्येक हल्के रंग का पता लगाने के बाद, एक कंप्यूटर प्रोग्राम रोबोट की स्थिति को ट्रैक करता है।

“अत्याधुनिक की तुलना में ट्रैकिंग परिणाम कितना अच्छा है, इस पर हमें बहुत गर्व है। इन बड़े मोशन-ट्रैकिंग सिस्टम की लागत हजारों डॉलर की तुलना में हम सस्ते हार्डवेयर का उपयोग कर रहे थे, और ट्रैकिंग परिणाम बहुत करीबी थे, ”चेन कहते हैं।

टीम अब रोबोटों की वास्तविक समय की ट्रैकिंग को सक्षम करने के लिए मोशन ट्रैकिंग सिस्टम को बढ़ाने पर ध्यान देगी, साथ ही उड़ान के दौरान माइक्रोबॉट्स को अपनी रोशनी चालू और बंद करने में सक्षम बनाने का प्रयास करेगी।