रोबोटिक्स और भौतिक एआई
कृत्रिम सामग्री सॉफ्ट रोबोट्स को पौधों की तरह बढ़ने में सक्षम बनाती है
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मिनेसोटा विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों और इंजीनियरों की एक टीम ने एक पौधे-प्रेरित निष्कासन प्रक्रिया विकसित की है जो सिंथेटिक सामग्री वृद्धि को सक्षम बनाती है, जो सॉफ्ट रोबोट्स को पौधों की तरह बढ़ने में सक्षम बना सकती है। यह तरीका नवीन और नया है, और परिणामी रोबोट संकीर्ण स्थानों, जटिल भूमि और यहां तक कि मानव शरीर के अंदरूनी हिस्सों में भी नेविगेट कर सकते हैं।
इस शोध को राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन द्वारा वित्त पोषित किया गया था और इसे प्रोसीडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज (पीएनएएस) में प्रकाशित किया गया था।
रोबोट जो चलते समय “बढ़ते” हैं
क्रिस एलिसन इस पेपर के प्रमुख लेखक और मिनेसोटा विश्वविद्यालय ट्विन सिटीज़ के केमिकल इंजीनियरिंग और सामग्री विज्ञान विभाग में प्रोफेसर हैं।
“यह पहली बार है जब इन अवधारणाओं को मौलिक रूप से प्रदर्शित किया गया है,” एलिसन ने कहा। “नई निर्माण विधियों का विकास हमारे देश की प्रतिस्पर्धा और लोगों को नए उत्पादों को लाने के लिए परम आवश्यक है। रोबोटिक्स के पक्ष में, रोबोट खतरनाक, दूरस्थ वातावरण में अधिक से अधिक उपयोग किए जा रहे हैं, और ये वे क्षेत्र हैं जहां इस काम का प्रभाव पड़ सकता है।”
सॉफ्ट रोबोट वे रोबोट होते हैं जो कठोर सामग्री के बजाय नरम और लचीली सामग्री से बने होते हैं, और ये नए प्रकार के सॉफ्ट बढ़ते रोबोट नई सामग्री का उत्पादन कर सकते हैं और चलते समय “बढ़” सकते हैं। वे विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग किए जा सकते हैं, और वे विशेष रूप से दूरस्थ क्षेत्रों में नेविगेट करने के लिए उपयोगी हैं जिन तक मनुष्य पहुंच नहीं सकते। वास्तविक अनुप्रयोगों में निरीक्षण, भूमिगत ट्यूबों की स्थापना, या मानव शरीर के अंदर नेविगेट करना शामिल हो सकता है।
वर्तमान में हमारे पास उपलब्ध सॉफ्ट बढ़ते रोबोट एक ठोस सामग्री का निशान छोड़ते हैं और वे सामग्री को अधिक स्थायी संरचना में बदलने के लिए गर्मी और/या दबाव का उपयोग करते हैं। शोधकर्ता इसे 3डी प्रिंटर की तुलना में करते हैं, जिसे ठोस फिलामेंट दिया जाता है ताकि एक आकार दिया गया उत्पाद बनाया जा सके। इसके बावजूद, जब रोबोट मुड़ने के आसपास चलता है, तो सॉफ्ट सामग्री मुश्किल हो जाती है, जिसका अर्थ है कि रोबोट के लिए कुछ बाधाओं को नेविगेट करना मुश्किल है।
निष्कासन के नए साधन विकसित करना
इस समस्या को हल करने के लिए, टीम ने निष्कासन का एक नया साधन विकसित किया। इस नए प्रक्रिया में, सामग्री को एक विशिष्ट आकार बनाने के लिए एक खुलने के माध्यम से धकेला जाता है, और यह रोबोट को तरल से सिंथेटिक सामग्री बनाने में सक्षम बनाता है।
मैथ्यू हाउसलेडन इस पेपर के प्रथम लेखक और मिनेसोटा विश्वविद्यालय ट्विन सिटीज़ के केमिकल इंजीनियरिंग और सामग्री विज्ञान विभाग में पीएचडी छात्र हैं।
“हम वास्तव में पौधों और फंगल ग्रोथ से प्रेरित थे,” हाउसलेडन ने कहा। “हमने यह विचार लिया कि पौधे और फंगल अपने शरीर के अंत में सामग्री जोड़ते हैं, या तो उनके रूट टिप्स पर या उनके नए शूट्स पर, और हमने इसे एक इंजीनियरिंग सिस्टम में अनुवादित किया।”
शोधकर्ता पौधों द्वारा जल का उपयोग करने की प्रक्रिया की नकल करना चाहते थे जो सामग्री के निर्माण खंडों को परिवर्तित करते हैं जो ठोस जड़ों में परिवर्तित हो जाते हैं क्योंकि पौधा बाहर की ओर बढ़ता है। सिंथेटिक सामग्री के साथ ऐसा करने के लिए, टीम ने फोटोपॉलिमराइजेशन नामक एक तकनीक पर भरोसा किया, जो तरल मोनोमर्स को एक ठोस सामग्री में बदलने के लिए प्रकाश का उपयोग करती है। सॉफ्ट रोबोट इस प्रौद्योगिकी का उपयोग करके बिना ठोस सामग्री को खींचे हुए अधिक आसानी से बाधाओं और मोड़ों को नेविगेट कर सकता है।
वास्तविक दुनिया में संभावित अनुप्रयोग
टीम का कहना है कि यह नई प्रक्रिया विनिर्माण में भी लागू की जा सकती है, विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों में जो सामग्री को बनाने और आकार देने के लिए गर्मी, दबाव और मशीनरी का उपयोग करते हैं जो आवश्यक नहीं हो सकते हैं।
“इस परियोजना का एक बहुत ही महत्वपूर्ण हिस्सा यह है कि हमारे पास सामग्री वैज्ञानिक, रासायनिक इंजीनियर और रोबोटिक्स इंजीनियर सभी शामिल हैं,” एलिसन ने जारी रखा। “हमारी विभिन्न विशेषज्ञता को एक साथ रखकर, हम वास्तव में इस परियोजना में कुछ अनोखा लाए, और मुझे विश्वास है कि हम में से कोई भी अकेले ऐसा नहीं कर सकता था। यह एक महान उदाहरण है कि कैसे सहयोग वैज्ञानिकों को वास्तव में कठिन मौलिक समस्याओं को हल करने और साथ ही तकनीकी प्रभाव डालने में सक्षम बनाता है।”
शोधकर्ताओं की टीम में मिनेसोटा विश्वविद्यालय के केमिकल इंजीनियरिंग और सामग्री विज्ञान विभाग के शोधकर्ता बोरान झाओ (पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता) और लोरेन फ्रांसिस (कॉलेज ऑफ साइंस एंड इंजीनियरिंग डिस्टिंग्विश्ड प्रोफेसर); और मिनेसोटा विश्वविद्यालय के मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग के शोधकर्ता टिम कोवालेवस्की (एसोसिएट प्रोफेसर) और मैथ्यू कुबाला (स्नातक छात्र) शामिल हैं।
