با ربات Row-bot آشنا شوید. این ربات آلودگی را می‌بلعد و الکتریسیته موردنیاز خود را تولید می‌کند. جاناتان راسیتر (Jonathan Rossiter) مهندس رباتیک در سخنرانی TED توضیح می‌دهد که چگونه Row-bot شناگر از سلول سوخت میکروبی (MFC) استفاده می‌کند تا جلبک‌های در حال رشد و مواد نفتی شناور بر آب را بخورد. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

رباتیک نرم

جاناتان راسیتر فناوری‌های رباتیک را به ربات‌های واقعی و کاربردی برای پزشکان و مهندسان و هنرمندان تبدیل می‌کند. او استاد رباتیک دانشگاه بریستول (Bristol) و سرپرست آزمایشگاه رباتیک (Soft Robotics Group) این دانشگاه است. این گروه بر موضوع رباتیک نرم تمرکز دارد. ربات‌های نرم، به ربات‌ها و ماشین‌هایی گفته می‌شود که فراتر از ربات‌های معمولی سخت و دارای موتور هستند. ربات‌های نرم از جنس مواد هوشمند و پلیمرهای واکنشگر بیومیمتیک (زیست تقلید) و ساختارهای انعطاف‌پذیر هستند. چون ساختاری نرم دارند برای تعامل با بدن انسان و محیط طبیعی بی‌خطرند.

ربات‌های نرم برای درمان‌های جدید و دستگاه‌های کمکی و پوشیدنی و فناوری‌های رابط انسان می‌توانند به کار روند. آن‌ها تاثیر گسترده‌ای در زمینه‌های ساخت وسایل و لباس و سامانه‌های فضایی و پاک کردن آلودگی محیط زیست خواهند داشت. حتی این ربات‌ها می‌توانند زیست تخریب‌پذیر و خوردنی باشند. در حال حاضر تمرکز اصلی پژوهش‌های جاناتان راسیتر بر توسعه ربات‌های نرم برای جایگزینی بافت‌های سرطانی و ارگان‌های افراد مبتلا به تروما است. همچنین گروه جاناتان بر شلوارهای هوشمندی کار می‌کنند که برای افراد سالخورده طراحی شده و به آن‌ها کمک می‌کند که برای مدت طولانی‌تر حرکت کنند.

انواع ربات‌های انسان‌نما از جنس پلاستیک و فلز وجود دارد که به صورت مکانیکی و دارای موتور هستند. با این ربات‌ها کارهای جالبی می‌توان انجام داد. اما جاناتان به ربات‌ها از دیدگاهی دیگر نگاه می‌کند. موجودات زیستی طبیعی را در نظر بگیرید آن‌ها می‌توانند به باغ‌ها وارد شوند و محصولات باغ‌ها را بخورند و برخی قادرند از درخت بالا بروند یا وارد آب شوند با حشرات را بگیرند. آن‌ها طبیعی هستند نفس می‌کشند و می‌میرند و از محیط تغذیه می‌کنند. ربات‌های نرم که آزمایشگاه رباتیک جاناتان در حال ساخت آن هستند برخی خوصوصیات موجودات زنده را دارند. اگر ربات‌ها بتوانند مانند موجودات زیستی طبیعی و گیاهان رفتار کنند بسیاری از مشکلات زیست محیطی حل خواهد شد.

حل دو مشکل زیست محیطی

دو مشکل اصلی محیط زیست ناشی از بهره‌برداری انسان از محیط زیست است. مشکل نخست فشار جمعیت است که بخش کشاورزی مجبور می‌شود محصولات بیشتر و بیشتری تولید کند. بنابراین کشاورزان مواد شیمیایی بیشتری به زمین وارد می‌کنند که اثرات مخربی دارد. اگر مقدار زیادی کود برای محصولات استفاده شود همه آن جذب محصول نمی‌شود بلکه در خاک باقی می‌ماند. در چرخه آب، این مواد شیمیایی به بخار تبدیل می‌شوند و در نتیجه به دریاچه‌ها و رودخانه‌ها و دریاها وارد می‌شوند. مواد شیمیایی مانند نیترات در چنین محیط‌هایی بر زندگی جانداران اثر خواهد داشت. جلبک‌ها نیترات را جذب می‌کنند و با رشد فزاینده سطح وسیعی از دریا را پر می‌کنند جلبک‌ها تشنه اکسیژن آب هستند. بناربراین دیگر موجودات نمی‌توانند بدون اکسیژن دوام بیاورند. جاناتان رباتی ساخته است که می‌تواند جلبک‌های در حال رشد را ببلعد و آن را مصرف کند و حجم آن را به مقدار مطمئن برساند.

دومین مشکل محیط زیست آلودگی نفتی است. بسیاری از قایق‌ها و تانکرها به دریا مواد نفتی وارد می‌کنند. ربات ساخت گروه جاناتان می‌تواند آلودگی‌های دریایی را بخورد. برای ساخت ربات از دو موجود زنده الهام گرفتند. یکی کوسه آسوده (basking shark) که عظیم‌الجثه است و گوشت‌خوار نیست و با حرکت خود در دریا از پلانکتون‌های موجود در آب تغذیه می‌کند و انرژی خود را برای حرکت تامین می‌کند. دیگری حشره قایقران (water boatman) است که از پاهای خود شبیه پارو استفاده می‌کند تا به جلو حرکت کند.

Row-bot چگونه کار می‌کند؟

ربات Row-bot از این دو موجود الهام گرفته شده است و می‌تواند روی سطح آب حرکت کند و آلودگی‌ها را ببلعد. Row-bot از سه بخش مغز و بدنه و معده تشکیل شده است. معده انرژی موردنیاز ربات را تولید می‌کند. بدنه از جنس پلاستیک است و روی سطح آب قرار می‌گیرد. پاها برای حرکت ربات به سمت جلو مانند حشره قایقران عمل می‌کند. ربات دو دهان دارد. یکی از آن‌ها اجازه می‌دهد که غذا وارد ربات شود و دیگری غذا را خارج می‌کند. در مرکز ربات به جای باتری و منبع تغذیه، سلول سوخت میکروبی (microbial fuel cell) قرار دارد که الکتریسیته تولید می‌کند. همان‌طور که می‌دانید سلول‌های سوختی شیمیایی با ترکیب هیدروژن و اکسیژن الکتریسیته تولید می‌کنند. در سلول‌های سوختی میکروبی اکسیژن دریک سو و مایعی در برگیرنده میکروب در سوی دیگر قرار دارد. اگر مقداری موادآلی مانند غذا به ربات وارد شود میکروب‌ها آن را می‌خورند و به الکتریسته تبدیل می‌کنند. انواع مختلفی میکروب برای این کاربرد وجود دارد. یکی از انواع می‌تواند جلبک‌های در حال رشد دریا را بخورند دیگری مشتقات نفتی و نفت خام موجود در آب را جذب می‌کند.

مراحلی که ربات Row-bot طی می‌کند حرکت در سطح آب و بازکردن دهان و بلعیدن غذا و جذب آن توسط میکروب‌ها است. سپس ربات در همان‌جا ساکن می‌ماند تا میکروب‌ها توان موردنیاز برای حرکت را تامین کنند که زمان زیادی طول می‌کشد. توانی در حدود یک میلی وات یا میکرووات تولید می‌شود.

ربات‌هایی که در حال حاضر گروه جاناتان تولید می‌کنند شامل موتور و سیم و باتری‌های شیمیایی و اجزای یک ربات سخت هستند که زیست تخریب‌پذیر نیستند. بنابراین پس از فعالیت در محیط باید جمع‌آوری شوند. اگر ربات‌ها مانند موجودات پس از مرگ به محیط برمی‌گشتند دیگر نگرانی نداشتیم و از تعداد نامحدودی از آن‌ها در محیط زیست استفاده می‌کردیم.

آیا ربات‌های زیست تخریب‌پذیر امکان‌پذیر هستند؟ بله ما می‌توانیم ربات‌هایی از جنس ژله بسازیم مانند ماهیچه‌های مصنوعی. ماهیچه‌های مصنوعی از مواد هوشمندی تشکیل شده‌اند که با اعمال الکتریسیته می‌توانند خم شوند. آن‌ها مانند ماهیچه‌های طبیعی رفتار می‌کنند. سلول سوخت میکروبی می‌تواند از جنس کاغذ باشد و قسمت‌های مختلف ربات از مواد زیست‌تخریب‌پذیر باشند. ربات دیگری که جاناتان به آن فکر می‌کند ربات ژله‌ای است که قابل خوردن باشد. در بدن ربات بتواند فعالیتی انجام دهد.

او می‌گوید: «ما به دنبال ربات‌هایی هستیم که آلودگی را ببلعند و همچنین به پژوهش درباره ربات‌هایی که قابل بلعیدن باشند می‌پردازیم.»

در زمینه فناوری رباتیک نرم بیشتر بخوانید:
>>ربات ژله ای شفاف اما سریع و قوی
>>ماهیچه‌ های مصنوعی نرم جایگزینی برای اسکلت های بیرونی

منبع: TED

بازنشر این نوشتار تنها با ذکر لینک منبع و نام «مجله‌ی فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی» امکان پذیر است.