โรบอตที่ได้รับแรงบันดาลใจจากแมลงเพื่อตรวจสอบสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยพิตต์สเบิร์กได้ออกแบบโรบอตขนาดเล็กที่ได้รับแรงบันดาลใจจากแมลง ซึ่งสามารถใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนและแคบที่มนุษย์เข้าถึงได้ยาก

การวิจัยใหม่นี้มีชื่อเรื่องว่า “Molecularly Directed, Geometrically-Latched, Impulsive Actuation Powers Sub-Gram Scale Motility” และได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Advanced Materials Technologies

การประเมินภาพและสภาพแวดล้อม

Junfeng Gao เป็นนักศึกษาระดับ博士ในภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหกรรมที่ Swanson School of Engineering และเป็นผู้นำการทำงานเกี่ยวกับโรบอตที่พัฒนาขึ้นใหม่

“โรบอตเหล่านี้สามารถใช้เพื่อเข้าถึงพื้นที่ที่แคบสำหรับการถ่ายภาพหรือการประเมินสภาพแวดล้อม การเก็บตัวอย่าน้ำ หรือการประเมินโครงสร้าง” Gao กล่าว “ทุกที่ที่คุณต้องการเข้าถึงพื้นที่ที่แคบ—ที่แมลงสามารถไปได้ แต่คนไม่สามารถ—เครื่องจักรเหล่านี้จะใช้ประโยชน์ได้”

นี่เป็นตัวอย่างอีกอย่างหนึ่งของนักวิจัยที่มองหาคำตอบจากธรรมชาติเพื่อสร้างโรบอตขนาดเล็ก สัตว์ขนาดเล็ก เช่น กุ้งและแมลงสามารถเคลื่อนที่บนพื้นผิวได้ด้วยการเคลื่อนที่ที่มีประสิทธิภาพมากกว่าการคลานโดยอาศัยการเคลื่อนที่ที่มีพลังงานสูง การเคลื่อนที่เหล่านี้ถูกจำลองในโรบอตใหม่ที่ทำจากกล้ามเนื้อเทียม

Ravi Shankar เป็นอาจารย์ภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหกรรมที่ Pitt และควบคุมห้องปฏิบัติการที่นำการวิจัยใหม่นี้

“มันเหมือนกับการโหลดลูกศรเข้าไปในคันธนูและยิง—โรบอตติดกันเพื่อสร้างพลังงานและปล่อยมันออกมาในลักษณะที่มีพลังงานสูงเพื่อกระโดดไปข้างหน้า” Shankar กล่าว “โดยปกติ การเคลื่อนที่ในกล้ามเนื้อเทียมที่เราทำงานด้วยมีความช้า เราได้รับแรงบันดาลใจจากคำถาม ‘เราจะนำกล้ามเนื้อเทียมนี้มาใช้เพื่อสร้างการเคลื่อนที่ที่มีพลังงานสูงได้อย่างไร?’”

การหันไปสู่ลำดับโมเลกุลและเรขาคณิต

เพื่อตอบคำถามนี้ ทีมงานได้ตรวจสอบลำดับโมเลกุลและเรขาคณิต

Mohsen Tabrizi เป็นนักศึกษาระดับ博士ในภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหกรรมที่ Swanson School และเป็นผู้ร่วมเขียนการวิจัย

“รูปทรงที่โค้งของกล้ามเนื้อเทียมทำให้สามารถสร้างพลังงานได้เมื่อมันถูกขับเคลื่อน วิธีการจัดเรียงโมเลกุลในกล้ามเนื้อเทียมได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ ซึ่งการเคลื่อนที่ที่รวมกันสร้างพลังงานเข้าไปในโครงสร้าง” Tabrizi กล่าว “สิ่งนี้สามารถทำได้ด้วยไฟฟ้าเพียงไม่กี่โวลต์”

โดยการออกแบบโรบอตขนาดเล็กที่มีความสามารถและน้ำหนักเบา ทำให้สามารถเคลื่อนที่บนพื้นผิวที่เคลื่อนไหวได้ เช่น ทราย และสามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยความง่ายเท่ากับการเคลื่อนที่บนพื้นผิวที่แข็ง มันสามารถกระโดดข้ามน้ำได้อย่างน่าประทับใจ

การวิจัยนี้ยังรวมถึง Arul Clement เป็นผู้ร่วมเขียนด้วย