რბილი რობოტი ოფლიანობს ტემპერატურის დასარეგულირებლად

მკვლევარებმა კორნელის უნივერსიტეტში შექმნეს რბილი რობოტული კუნთი, რომელსაც შეუძლია მისი ტემპერატურის რეგულირება ოფლიანობის გზით. ახალი განვითარება ერთ-ერთია იმ მრავალთაგან, რომელიც გარდაქმნის რბილი რობოტიკის სფეროს.

თერმული მართვის ტექნიკა არის ფუნდამენტური ნაწილი შეუერთებელი, მაღალი სიმძლავრის მქონე რობოტების შესაქმნელად, რომლებსაც შეუძლიათ იმუშაონ დიდი ხნის განმავლობაში გადახურების გარეშე. 

პროექტს ხელმძღვანელობდა რობ შეფერდი, კორნელის მექანიკის და კოსმოსური ინჟინერიის ასოცირებული პროფესორი. 

გუნდის ნაშრომი სახელწოდებით "ავტომატური ოფლიანობა 3D პრინტირებულ ჰიდროგელის აქტივატორებში" გამოიცა შემოსული მეცნიერება რობოტიკა.

გამძლე, ადაპტირებადი და მოქნილი რობოტების განვითარების ერთ-ერთი ყველაზე რთული ასპექტია რობოტების შიდა ტემპერატურის მართვა. Shepherd-ის თქმით, რობოტი გაუმართავს ან მთლიანად გაჩერდება, თუ მაღალი ბრუნვის სიმკვრივის ძრავები და ეგზოთერმული ძრავები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან რობოტის ენერგიაზე გადახურდება.

ეს პრობლემა განსაკუთრებით აქტუალურია რბილ რობოტებში, რადგან ისინი დამზადებულია სინთეზური მასალისგან. რბილი რობოტები უფრო მოქნილები არიან, მაგრამ ეს გაზრდილი მოქნილობა იწვევს მათ სითბოს შენარჩუნებას. ეს არ ეხება ლითონებს, რომლებიც სითბოს გაცილებით სწრაფად ანაწილებენ. შიდა გაგრილების ტექნოლოგიის პრობლემა, როგორიცაა ვენტილატორი, არის ის, რომ ის ძალიან დიდ ადგილს დაიკავებს რობოტის შიგნით და გაზრდის წონას. 

ამ გამოწვევების გათვალისწინებით, Shepherd-ის გუნდმა შეხედა ძუძუმწოვრებს და მათ ოფლიანობის ბუნებრივ უნარს, როგორც გაგრილების სისტემის შთაგონებას.

„ოფლიანობის უნარი ადამიანის ერთ-ერთი ყველაზე გამორჩეული თვისებაა“, - თქვა თანაწამყვანმა ავტორმა ტიჯ უოლინი, Facebook Reality Labs-ის მკვლევარი მეცნიერი. „ოფლიანობა იყენებს აორთქლებული წყლის დანაკარგს, რათა სწრაფად გაანადგუროს სითბო და შეიძლება გაცივდეს გარემოს ტემპერატურაზე ქვემოთ. ... ასე რომ, როგორც ეს ხშირად ხდება, ბიოლოგიამ ჩვენ, როგორც ინჟინრებს, შესანიშნავი სახელმძღვანელო მოგვცა“.

Shepherd-ის გუნდი პარტნიორობდა კორნელის ინჟინერიის პროფესორის, ემანუალ ჯანელისის ლაბორატორიასთან. მათ ერთად შექმნეს ნანოპოლიმერული მასალები, რომლებიც საჭიროა ოფლიანობისთვის. მათ შეიმუშავეს ისინი 3D ბეჭდვის ტექნიკის გამოყენებით, სახელწოდებით მულტიმატერიალური სტერეოლითოგრაფია, რომელიც ეყრდნობა სინათლეს, რათა ფისები წინასწარ შემუშავებულ ფორმებად იქცეს. 

შემდეგ მკვლევარებმა შექმნეს თითების მსგავსი აქტივატორები, რომლებიც შედგებოდა ორი ჰიდროგელის მასალისგან, რომელსაც შეუძლია შეინარჩუნოს წყალი და რეაგირება ტემპერატურაზე. ამის დანახვის კიდევ ერთი გზა არის ის, რომ ეს იყო "ჭკვიანი" ღრუბლები. საბაზისო ფენა შედგება პოლი-N-იზოპროპილაკრილამიდისგან, რომელიც რეაგირებს 30°C-ზე (86°F) ზემოთ ტემპერატურაზე შეკუმშვით. ეს რეაქცია აწურავს წყალს პოლიაკრილამიდის ზედა ფენაში, რომელიც პერფორირებულია მიკრონის ზომის ფორებით. ფორები რეაგირებენ იმავე ტემპერატურულ დიაპაზონზე და გამოყოფენ „ოფლს“ დახურვამდე ავტომატურად გაფართოვებით, როდესაც ტემპერატურა 30°C-ზე დაბლა დაეცემა.

როდესაც წყალი აორთქლდება, აქტუატორის ზედაპირის ტემპერატურა 21 წამში მცირდება 30°C-ით. მკვლევარების აზრით, ეს გაგრილების პროცესი სამჯერ უფრო ეფექტურია, ვიდრე ადამიანებში. ვენტილატორის ქარზე ზემოქმედებისას, ამძრავებს შეუძლიათ დაახლოებით ექვსჯერ უფრო სწრაფად გაგრილება.

ტექნოლოგიის ერთ-ერთი პრობლემა ის არის, რომ მას შეუძლია გავლენა მოახდინოს რობოტის მობილურობაზე. რობოტებს ასევე მოეთხოვებათ წყლის მარაგის შევსება. ამის გამო, Shepherd ითვალისწინებს რბილ რობოტებს, რომლებიც საბოლოოდ იოფლიანდებიან და სვამენ როგორც ძუძუმწოვრები. 

ამ ტექნოლოგიის ახალი განვითარება რობოტიკის ინდუსტრიაში ძალიან აშკარა ნიმუშს მიჰყვება. ტექნოლოგია სულ უფრო და უფრო ვითარდება ჩვენს ბუნებრივ გარემოზე დაყრდნობით. იქნება ეს ძუძუმწოვრების ოფლიანობის გაციების პროცესი, მთვარის მედუზაზე დაფუძნებული ნერვული ქსელები, ან ხელოვნური კანირობოტიკა არის სფერო, რომელიც მრავალი თვალსაზრისით ეფუძნება იმას, რაც უკვე გვაქვს ბუნებაში.