शोधकर्ता ने मुलायम मांसपेशियों के साथ लचीले रोबोबी विकसित किया

हार्वर्ड जॉन ए पॉलसन स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग एंड एप्लाइड साइंस (एसईएएस) में हार्वर्ड माइक्रोरोबोटिक्स लेबोरेटरी के शोधकर्ताओं ने वायस इंस्टीट्यूट फॉर बायोलॉजिकली इंस्पायर्ड इंजीनियरिंग के साथ मिलकर एक रोबोबी विकसित किया है जो मुलायम कृत्रिम मांसपेशियों से संचालित होता है। यह माइक्रोरोबोट दीवारों से टकराने, जमीन पर गिरने और अन्य रोबोबीज के साथ टकराने के बावजूद कोई नुकसान नहीं होता है। रोबोटिक्स के लिए यह एक बड़ा क्षण है, रोबोबी पहला माइक्रोरोबोट है जो मुलायम एक्ट्यूएटर्स द्वारा संचालित होता है और नियंत्रित उड़ान प्राप्त कर सकता है।

यूफेंग चेन इस पेपर के पहले लेखक और एसईएएस में पूर्व स्नातक छात्र और पोस्टडॉक्टरल फेलो हैं।

चेन ने कहा, “माइक्रोरोबोटिक्स के क्षेत्र में मोबाइल रोबोट बनाने के लिए मुलायम एक्ट्यूएटर्स का उपयोग करने के लिए बहुत प्रयास किया गया है क्योंकि वे इतने लचीले होते हैं। हालांकि, क्षेत्र में कई लोगों ने संदेह व्यक्त किया है कि वे उड़ने वाले रोबोट के लिए उपयोग किए जा सकते हैं क्योंकि उन एक्ट्यूएटर्स की शक्ति घनत्व बस पर्याप्त नहीं है और वे नियंत्रित करने में बहुत मुश्किल हैं। हमारे एक्ट्यूएटर में पर्याप्त शक्ति घनत्व और नियंत्रणीयता है ताकि वह होवरिंग फ्लाइट हासिल कर सके।”

यह शोध नेचर में प्रकाशित किया गया था।

सामने आई समस्याएं

शोधकर्ताओं को जिन समस्याओं का सामना करना पड़ा, उनमें से एक शक्ति घनत्व थी। उन्होंने डेविड क्लार्क की प्रयोगशाला में विकसित इलेक्ट्रिकली ड्राइवन सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स की ओर देखा, जो सामग्री के एक्सटेंडेड टार्र फैमिली प्रोफेसर हैं। मुलायम एक्ट्यूएटर्स का निर्माण डाईइलेक्ट्रिक इलास्टомер्स का उपयोग करके किया जाता है, जो मजबूत इन्सुलेटिंग गुणों वाले मुलायम सामग्री होते हैं। जब एक इलेक्ट्रिक फील्ड लागू किया जाता है, तो डाईइलेक्ट्रिक इलास्टомер्स विकृत हो जाते हैं।

इलेक्ट्रोड कंडक्टिविटी में सुधार करने के बाद, एक्ट्यूएटर 500 हर्ट्ज पर संचालित किया जा सकता था। यह पहले उपयोग किए जाने वाले रोबोट में कठोर एक्ट्यूएटर्स के समान है।

मुलायम एक्ट्यूएटर्स के साथ एक और समस्या यह है कि प्रणाली अक्सर अस्थिर हो जाती है। इसे पार करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक हल्के वायुमंडलीय फ्रेम का विकास किया। इसमें एक्ट्यूएटर को मोड़ने से रोकने के लिए एक ऊर्ध्वाधर प्रतिबंध धागा शामिल था।

उड़ान क्षमता

छोटे स्केल रोबोट में, मुलायम एक्ट्यूएटर्स को आसानी से बदला और असेंबल किया जा सकता है। शोधकर्ताओं ने विभिन्न उड़ान क्षमताओं को प्रदर्शित करने के लिए मुलायम-पावर्ड रोबोबी के कई अलग-अलग मॉडल विकसित किए।

एक मॉडल में दो पंख हैं, और यह जमीन से उड़ान भर सकता है। हालांकि, इस मॉडल में आगे कोई नियंत्रण नहीं है। एक चार-पंख, दो-एक्ट्यूएटर मॉडल भीड़भाड़ वाले वातावरण में उड़ सकता है। एक ही उड़ान के दौरान, रोबोबी कई टक्करों से बच सकता है।

एलिजाबेथ फारेल हेल्बलिंग एसईएएस में एक पूर्व स्नातक छात्र हैं और उन्होंने पेपर को सह-लेखक किया है।

उन्होंने कहा, “छोटे पैमाने पर, कम द्रव्यमान वाले रोबोट का एक फायदा यह है कि वे बाहरी प्रभावों के प्रति लचीले होते हैं। मुलायम एक्ट्यूएटर एक अतिरिक्त लाभ प्रदान करता है क्योंकि यह पारंपरिक एक्ट्यूएशन रणनीतियों की तुलना में प्रभाव को बेहतर ढंग से अवशोषित कर सकता है। यह खोज और बचाव मिशनों के लिए मलबे के माध्यम से उड़ने जैसे संभावित अनुप्रयोगों में काम आ सकता है।”

एक अन्य मॉडल आठ-पंख, चार-एक्ट्यूएटर रोबोबी है। यह नियंत्रित होवरिंग फ्लाइट प्रदर्शन करने में सक्षम है, जो पहली बार एक मुलायम-पावर्ड फ्लाइंग माइक्रोरोबोट द्वारा प्रदर्शित किया गया है।

आगे क्या है?

शोधकर्ता अब मुलायम-पावर्ड रोबोबी की दक्षता बढ़ाने की कोशिश कर रहे हैं। यह पारंपरिक फ्लाइंग रोबोट के साथ तालमेल बैठाने से पहले अभी भी एक लंबा रास्ता तय करना है।

रॉबर्ट वुड एसईएएस में चार्ल्स रिवर प्रोफेसर ऑफ इंजीनियरिंग एंड एप्लाइड साइंसेज हैं और वे वायस इंस्टीट्यूट फॉर बायोलॉजिकली इंस्पायर्ड इंजीनियरिंग के एक कोर फैकल्टी सदस्य भी हैं। वह पेपर के वरिष्ठ लेखक हैं।

प्रोफेसर वुड ने कहा, “मुलायम एक्ट्यूएटर्स जो मांसपेशियों के गुणों और इलेक्ट्रिकल एक्टिवेशन का प्रतिनिधित्व करते हैं, रोबोटिक्स में एक बड़ी चुनौती है। यदि हम उच्च-प्रदर्शन वाली कृत्रिम मांसपेशियों को इंजीनियर कर सकते हैं, तो हम जो रोबोट बना सकते हैं उसकी कोई सीमा नहीं है।”