वैज्ञानिकों ने मकड़ियों के जोड़ों से प्रेरित हल्के रोबोट बनाए

जर्मनी में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर इंटेलिजेंट सिस्टम और संयुक्त राज्य अमेरिका में कोलोराडो बोल्डर विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने मकड़ियों के जोड़ों के सिद्धांतों का उपयोग करके नए हल्के रोबोट विकसित किए हैं।

शोध का शीर्षक “मकड़ी से प्रेरित इलेक्ट्रोहाइड्रोलिक एक्ट्यूएटर्स तेज, नरम-एक्ट्यूएटेड जोड़ों के लिए” है, जो एडवांस्ड साइंस में प्रकाशित हुआ था।

मकड़ियां अक्सर रोबोटिक्स के क्षेत्र में प्रेरणा का स्रोत होती हैं, खासकर जब वे शिकार के लिए अपने पैरों को हाइड्रोलिक एक्ट्यूएशन तंत्र के माध्यम से हिलाती हैं, जिसे वैज्ञानिक रोबोट में लागू करने का प्रयास करते हैं।

इन सिद्धांतों का उपयोग करके, वैज्ञानिकों की टीम आर्टिकुलेटेड रोबोटों को बिना किसी भारी घटकों और कनेक्टर्स के चला सकती है, जो उन्हें भारी होने से बचाता है और गति और पोर्टेबिलिटी को बढ़ाता है।

निर्माण में उपयोग की जाने वाली हल्की सरल संरचना के कारण, रोबोट अपनी ऊंचाई के 10 गुना तक कूद सकता है।

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एसईएस जोड़

वैज्ञानिकों ने उच्च प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए मकड़ी से प्रेरित इलेक्ट्रोहाइड्रोलिक सॉफ्ट-एक्ट्यूएटेड जोड़, या एसईएस जोड़ पर भरोसा किया। जोड़ विभिन्न तरीकों से कॉन्फ़िगर किए जा सकते हैं, यहां तक कि एक अराचनो-बॉट के बाहर भी।

शोध पत्र एक द्विदिश जोड़, एक बहु-सेगमेंटेड कृत्रिम अंग, और एक तीन-उंगली वाले ग्रिपर का विवरण देता है, जो वस्तुओं को पकड़ने और उठाने के लिए उपयोग किया जा सकता है। सभी रचनाओं में समान विशेषताएं हैं। वे हल्के, सरल हैं, और उच्च प्रदर्शन प्रदर्शित करते हैं, जो रोबोटिक सिस्टम के लिए उपयोगी हैं जिन्हें तेजी से गति और विभिन्न वातावरणों के साथ बातचीत करने की आवश्यकता होती है।

एसईएस जोड़ पहले से ही टीम द्वारा विकसित की गई हासेल तकनीक पर आधारित थे, जो कृत्रिम मांसपेशियों का निर्माण करने के लिए थी। एसईएस जोड़ एक एक्सोस्केलेटन तंत्र की नकल करते हैं जिसमें दोनों कठोर और नरम तत्व होते हैं, जैसे कि मकड़ी हाइड्रोलिक बल के माध्यम से अपने पैरों को बढ़ाती है।

मकड़ी से प्रेरित रोबोट विकसित करना

वैज्ञानिकों ने पहले एक लचीला पाउच बनाया जो पतली प्लास्टिक फिल्मों से भरा हुआ था, जिसमें एक तरल डायइलेक्ट्रिक था। पाउच के प्रत्येक पक्ष पर इलेक्ट्रोड लगाए गए थे, और पाउच ने एक्ट्यूएटर के रूप में कार्य किया, जिसमें हाइड्रोलिक शक्ति इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों के माध्यम से उत्पन्न हुई थी।

पाउच को एक रोटरी जोड़ से जोड़ा गया था, और जब इलेक्ट्रोड के बीच एक उच्च वोल्टेज लगाया गया था, तो तरल डायइलेक्ट्रिक पाउच के अंदर स्थानांतरित हो गया और जोड़ मुड़ गया। एसईएस जोड़ 70 डिग्री तक घूम सकते हैं, जो उच्च टॉर्क की ओर ले जाता है, और वे आसानी से शुरुआती स्थिति में वापस आ सकते हैं।

क्रिस्टोफ केप्लिंगर मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर इंटेलिजेंट सिस्टम में रोबोटिक मैटेरियल्स विभाग के निदेशक हैं।

“एसईएस जोड़ बहुत सरल और हल्के हैं, क्योंकि उनमें कोई परिधीय घटक नहीं होते जो रोबोट को भारी बनाते हैं,” केप्लिंगर कहते हैं। “सॉफ्ट रोबोट के लिए कई अनुप्रयोगों में बहुमुखी एक्ट्यूएटर्स की आवश्यकता होती है। ये मकड़ी से प्रेरित जोड़ उच्च कार्यक्षमता प्रदान करते हैं और बहुत कम शक्ति की खपत करते हैं, वे आसान और सस्ते हैं – हम जिस प्लास्टिक का उपयोग कर रहे हैं वह खाद्य पैकेजिंग के लिए है – और उनका उत्पादन आसानी से स्केलेबल है। ये सभी गुण रोबोट के डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण हैं जो विभिन्न तरीकों से चल सकते हैं और वस्तुओं को तोड़े बिना मैनिपुलेट कर सकते हैं।”

वैज्ञानिकों ने एक तीन-उंगली वाले ग्रिपर के अनुप्रयोग के माध्यम से एसईएस जोड़ों की बहुमुखी प्रतिभा का प्रदर्शन किया। यदि ग्रिपर एक मांसपेशियों जैसी संरचना पर निर्भर करता है, तो यह एक वस्तु को पकड़ने का प्रयास करते समय बाधित हो जाएगा। लेकिन एसईएस जोड़ के रूप में जोड़ों के साथ, बहुत कम जगह की आवश्यकता होती है।

निकोलस केलारिस पेपर के प्रथम लेखक हैं।

“शोध इसलिए खड़ा है क्योंकि हम विभिन्न सामग्रियों का उपयोग कर सकते हैं, यहां तक कि चिप्स बैग बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले प्लास्टिक का भी उपयोग कर सकते हैं ताकि पाउच बनाया जा सके,” केलारिस कहते हैं। “इस तरह हम विशिष्ट एक्ट्यूएशन विशेषताओं के साथ विभिन्न ज्यामितियों में एसईएस लागू कर सकते हैं।”

फिलिप रोथमंड प्रकाशन के दूसरे लेखक हैं।

“हमारे शोध का अंतिम लक्ष्य मकड़ी रोबोट बनाना नहीं था,” रोथमंड कहते हैं। “हम एक उन्नत, सक्रिय जोड़ विकसित करना चाहते थे जिसे आप किसी भी प्रकार के रोबोट में रख सकते हैं।”