शोधकर्ताओं ने समुद्री केकड़ों से प्रेरित पानी से चलने वाले नरम रोबोट विकसित किया

पोस्टेक के मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग में शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक पानी से चलने वाले स्व-चालित नरम एक्ट्यूएटर विकसित किया है, और यह पारंपरिक नरम एक्ट्यूएटर्स की तुलना में तेज और मजबूत है। टीम का नेतृत्व प्रोफेसर डोंग सुंग किम, डॉ एंड्रयू चोई और ह्योनसोक हान ने किया था।

इस शोध को जर्नल ऑफ मैटेरियल्स केमिस्ट्री ए में प्रकाशित किया गया था।

एमसीटी और समुद्री केकड़े

यह नई तकनीक समुद्री केकड़ों के परिवर्तनशील कोलेजनस टिश्यू (एमसीटी) से प्रेरित है। एक समुद्री केकड़े का शरीर एमसीटी से बना होता है, जो उसे अपने आसपास के वातावरण के अनुसार कठोर या नरम होने में सक्षम बनाता है। समुद्री केकड़ों के लोचदार मॉड्यूलस कोलेजनस टिश्यू में परिवर्तन करने में सक्षम होते हैं जो केवल कुछ सेकंड में 10 गुना तक बदल सकते हैं, और यह उन्हें छोटे दरारों से गुजरने या शिकारियों को खतरा पैदा करने के लिए फुलाने में सक्षम बनाता है। वे कोलेजनस टिश्यू में हाइड्रोजन बॉन्ड बनाकर या नष्ट करके रासायनिक नियामकों को नियंत्रित करके ऐसा कर सकते हैं।

एक्ट्यूएटर्स कठोर होते हैं और वे अपनी भौतिक स्थिति को बदल सकते हैं जो एक मोटर या स्विच की तरह इलेक्ट्रिकल सिग्नल परिवर्तन का उपयोग करके किया जाता है। कुछ नरम एक्ट्यूएटर्स, दूसरी ओर, पानी का जवाब दे सकते हैं और इसका उपयोग ऊर्जा स्रोत के रूप में कर सकते हैं। नरम रोबोटिक्स जो गति में स्वतंत्रता की आवश्यकता होती है, नरम एक्ट्यूएटर्स इस संबंध में मदद कर सकते हैं। हालांकि, मौजूदा नरम एक्ट्यूएटर्स अक्सर नाजुक और धीमे होते हैं, जिसका अर्थ है कि उन्हें प्रभावी ढंग से लागू नहीं किया जा सकता है।

पारंपरिक नरम एक्ट्यूएटर्स से बेहतर

शोधकर्ता समुद्री केकड़ों के एमसीटी से प्रेरित थे, जो पानी के साथ प्रतिक्रिया करके स्वतंत्र रूप से आकार बदल सकते हैं। उन्होंने तब एक एक्ट्यूएटर विकसित किया जो प्रोग्राम करने योग्य है और बल्क पीएनआईपीएएएम हाइड्रोजेल पर आधारित है, जो बहुत लचीला है। इसने पानी के रूप में एक ऊर्जा स्रोत पर निर्भर पारंपरिक नरम एक्ट्यूएटर्स की तुलना में 200 गुना अधिक एक्ट्यूएशन बल और 300 गुना तेजी से प्रदर्शन किया। ये एक्ट्यूएटर्स 80 डिग्री सेल्सियस पर भी पानी का उपयोग ऊर्जा स्रोत के रूप में कर सकते हैं।

विभिन्न परीक्षणों के माध्यम से, एक्ट्यूएटर ने यह प्रदर्शित किया कि यह 300% के तनाव विकृति के अधीन होने पर अपने मूल आकार को बहाल करने के लिए पर्याप्त मजबूत था।

टीम के अनुसार, इस एक्ट्यूएटर का उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में किया जा सकता है, जिनमें औद्योगिक और जैव चिकित्सा क्षेत्र शामिल हैं। यह औद्योगिक रोबोटों में भी अंतर कर सकता है, विशेष रूप से ग्रिपर्स के साथ जो मानव भुजा की तरह कार्य करते हैं और सामग्री को उठाते हैं। इस प्रकार के रोबोट भी घावों को बंद कर सकते हैं और कृत्रिम उंगलियों के रूप में कार्य कर सकते हैं।

“नरम रोबोट नमी के संपर्क में आने पर सक्रिय हो जाता है और विभिन्न वातावरणों के लिए आसानी से अनुकूलन करने के लिए लचीला और विकृत होता है,” प्रोफेसर डोंग सुंग किम ने समझाया। “यह नए विकसित हाइड्रोजेल एक्ट्यूएटर बहुत शक्तिशाली है और जल्दी से कार्य करता है, जो रासायनिक ऊर्जा का उपयोग करके बिजली के बिना संचालित होने में सक्षम बनाता है।”

इस शोध को विज्ञान और आईसीटी मंत्रालय और कोरिया के राष्ट्रीय अनुसंधान फाउंडेशन द्वारा वित्त पोषित मिड-कैरियर शोधकर्ता कार्यक्रम और कोर टेक्नोलॉजी बायोमेडिकल विकास कार्यक्रम, और उद्योग, व्यापार और ऊर्जा मंत्रालय द्वारा वित्त पोषित अल्केमिस्ट परियोजना द्वारा समर्थित किया गया था।