انقلابی‌ترین ربات دنیا؛ بدون مغز تنها با هوا حرکت می‌کند!

بیشتر ربات‌ها برای حرکت به سیستم‌های کنترل پیچیده و اغلب مبتنی بر هوش مصنوعی یا فناوری‌های پیشرفته نیاز دارند. این مسئله نه تنها باعث افزایش زمان واکنش آن‌ها به تغییرات محیطی می‌شود، بلکه حرکاتی خشک و غیرطبیعی را نیز ایجاد می‌کند. حالا گروهی از دانشمندان هلندی از موسسه فیزیک مولکولی و اتمی آمستردام دست به ابداع راهکاری زده‌اند که با استفاده از جریان هوا، رباتی بدون مغز را به حرکت واداشته است. این اختراع خلاقانه قادر است بدود، از موانع عبور کند و حتی شنا کند.

کشف اتفاقی یک راهکار نوآورانه

این پروژه از یک اتفاق ساده شروع شد. آلبرتو کومورتو، متخصص رباتیک، حین کار بر روی پروژه‌ای دیگر با جریان شدید هوا برخورد کرد که باعث لرزش و تولید صدای بلند در یک لوله شد. او برای فهم علت این اتفاق، از دوربینی با سرعت بسیار بالا استفاده کرد و متوجه شد حرکت لوله ناشی از تعامل میان فشار هوای داخل آن و شکل فیزیکی‌اش بوده است.

وقتی لوله خم می‌شد، فشار هوای درون آن باعث می‌شد که این خمیدگی به قسمت دیگری از لوله منتقل شود و این روند به صورت متوالی و مداوم تکرار می‌شد. کومورتو با مشاهده این حرکت خودکار و هماهنگ، ایده ساخت رباتی را مطرح کرد که بدون نیاز به مغز یا پردازش اضافی بتواند حرکت کند.

الهام از طبیعت و سابقه‌های قبلی

این کشف یادآور فناوری مشابهی بود که در المپیک آتلانتا ۱۹۹۶ برای ساخت ربات‌های رقصان «فلای گایز» استفاده شده بود. ربات‌های فلای گایز نیز از جریان هوا برای حرکت استفاده می‌کردند. علاوه بر این، الگوی حرکت لوله مشابه حرکات نامتقارن و تناوبی موجودات زنده بود که از یک‌سلولی‌ها تا انسان‌ها دیده می‌شود.

با این ایده، تیم کومورتو تصمیم گرفت رباتی بسازد که حرکات طبیعی و شبیه موجودات زنده داشته باشد. اما این کار در عمل چالش‌های خاص خود را داشت.

طراحی ربات با پاهای لوله‌ای

ربات ساخته‌شده توسط کومورتو از بدنه‌ای با چاپ سه‌بعدی بهره می‌برد که چهار لوله به عنوان پاهای آن عمل می‌کنند. این لوله‌ها با جریان هوا حرکت کرده و باعث ایجاد نوسانات و در نهایت حرکت ربات می‌شوند. برای کنترل سرعت و دقت در حرکت نیز میزان هوای ورودی به هر لوله تنظیم می‌شود.

<

در مقایسه با ربات‌های معمولی که نیاز به هماهنگی دستی و جداگانه هر عضو دارند، پاهای این ربات به صورت خودکار و هماهنگ با هم کار می‌کنند. این هماهنگی نتیجه طراحی منحصربه‌فرد و اتصال لوله‌ها به یک منبع هوای مشترک است.

حرکت ربات در زمین و آب

ربات قادر است با سازگاری با محیط اطراف، حرکاتی متفاوت داشته باشد. زمانی که روی زمین قرار می‌گیرد، پاهایش هماهنگ با هم حرکت کرده و مانند آهو می‌دود. در آب نیز پاها به طور متناوب در جهات مخالف حرکت می‌کنند تا ربات بتواند همچون یک سگ شنا کند.

چالش‌های تأمین انرژی

یکی از چالش‌های بزرگ در طراحی این ربات، مصرف انرژی بالای آن بود. در مدل اولیه، ربات با استفاده از منبع هوای خارجی کار می‌کرد که محدودیت‌هایی در تحرک ایجاد می‌کرد. برای تأمین انرژی بهینه، تیم طراحی تعداد پاها را از چهار به دو کاهش داد و فشار لازم برای ایجاد حرکت در لوله‌ها را پایین آورد. نتیجه این تغییرات، کاهش مصرف انرژی هر پا به ۰.۰۶ وات بود که امکان عملکرد مستقل ربات را با یک پمپ کوچک باتری‌دار فراهم کرد.

هوشمندی اولیه برای تعامل با محیط

ربات جدید همچنین به دو حسگر نوری ساده مجهز شد که به عنوان چشم عمل می‌کردند. این حسگرها ربات را قادر می‌سازند که به طور خودکار به سمت نور حرکت کند یا مثلاً از یک اتاق تاریک به اتاق روشن برود.

چالش‌های پیش رو

با وجود این پیشرفت‌ها، هنوز کنترل دقیق‌تر رفتار ربات چالشی مهم است. برای مثال، وقتی ربات به مانعی مثل دیوار برخورد می‌کند، ممکن است به طور غیرمنتظره شروع به چرخش یا حرکت معکوس کند. تیم پژوهشی در حال کار روی درک بهتر از این فرآیندها و ایجاد ویژگی‌های دقیق‌تر برای کنترل رفتار ربات است.

هدف نهایی این پروژه، ساخت ربات‌هایی است که بدون نیاز به پردازش‌های پیچیده، تنها با استفاده از اصول فیزیکی محیط خود را شناسایی کرده و به آن پاسخ دهند. در کنار این پروژه، گروه پژوهشگران همچنین روی طراحی قلب مصنوعی انعطاف‌پذیری کار می‌کنند که بتواند با جریان خون و فشار به طور خودکار سازگار شود و به عملکرد صحیح ادامه دهد.

یافته‌های این تیم پژوهشی در نشریات معتبر علمی منتشر شده است.