शैवाल से संचालित सॉफ्ट रोबोटिक भुजा प्रकाश से पकड़ बनाती है

जीवित पदार्थों वाला रोबोट प्रकाश से चलता है

Delft University of Technology के शोधकर्ताओं ने ऐसी सॉफ्ट रोबोटिक भुजा विकसित की है जो बदलती रोशनी पर मुड़ती है और छोटी वस्तुओं को पकड़कर उठा सकती है। यह उपकरण दो-परत वाले हाइड्रोजेल स्ट्रिप और उसकी सतह पर उगने वाले सूक्ष्म शैवाल को मिलाता है।

एक्ट्यूएटर लगभग दो सेंटीमीटर लंबा और एक मिलीमीटर मोटा है। फिर भी टीम ने बड़े और उलटे जा सकने वाले मोड़ दिखाए। प्रदर्शनों में प्रकाश-नियंत्रित स्ट्रिप ने रबर की अंगूठी उठाई और छोटी धातु की गेंद को पकड़कर फिर छोड़ दिया।

Nature Communications में प्रकाशित यह कार्य सॉफ्ट रोबोटिक्स के लिए अलग दृष्टिकोण सुझाता है। गति बनाने के लिए केवल मोटर, केबल, पंप या पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक्स पर निर्भर रहने के बजाय यह प्रणाली प्रकाश पर प्रतिक्रिया देने वाले जीवित सूक्ष्म शैवाल का उपयोग करती है।

सॉफ्ट एक्ट्यूएटर कैसे बना है

मूल उपकरण दो अलग हाइड्रोजेल परतों से बनी हरी, लचीली पट्टी है। इसकी सतह पर सूक्ष्म शैवाल उगते हैं। रोशनी बदलने पर पट्टी आगे-पीछे मुड़ती है। प्रमुख शोधकर्ता Marie-Eve Aubin-Tam ने इसे ऐसा तंत्र बताया जिसकी आकृति बदलकर अलग-अलग गति और कार्य किए जा सकते हैं।

यह डिजाइन महत्वपूर्ण है क्योंकि सॉफ्ट रोबोट का मूल्य अक्सर बल के बजाय लचीलेपन में होता है। कठोर ग्रिपर नियंत्रित कारखाने में प्रभावी हो सकता है, लेकिन नाजुक वस्तुओं, अनियमित सतहों या कोमल संपर्क वाले वातावरण में सॉफ्ट संरचना बेहतर हो सकती है। शोधकर्ताओं ने पानी के भीतर के वातावरण को संभावित उपयोग बताया।

प्रयोगों ने वस्तु की ओर बढ़ने, संपर्क बनाने, पकड़ने, स्थिति बदलने और छोड़ने का मूल क्रम दिखाया। रबर की अंगूठी और धातु की गेंद के प्रदर्शन बताते हैं कि मोड़ने की गति वास्तविक पकड़ में बदली जा सकती है।

प्रकाश कुछ यांत्रिक जटिलता की जगह लेता है

इस एक्ट्यूएटर में प्रकाश नियंत्रण इनपुट है। रोशनी बदलकर शोधकर्ता मोड़ पैदा और उलट सकते हैं। इसका महत्व केवल शैवाल के उपयोग में नहीं, बल्कि जैविक प्रतिक्रिया को प्रोग्राम योग्य भौतिक गति से जोड़ने में है।

पारंपरिक रोबोटिक प्रणालियों को अक्सर विद्युत या वायवीय शक्ति और उसे गति में बदलने वाले यांत्रिक घटकों की जरूरत होती है। Delft का उपकरण इंजीनियरिंग आवश्यकताओं को समाप्त नहीं करता, लेकिन ऐसी सामग्री के उपयोग की दिशा दिखाता है जिसकी जैविक गतिविधि पर्यावरणीय संकेत पर प्रतिक्रिया में योगदान देती है।

यह उन अनुप्रयोगों में उपयोगी हो सकता है जहां छोटा आकार, कम वजन या पानी में संचालन अधिक महत्वपूर्ण हो। वर्तमान रोबोट अवधारणा-प्रमाण है और प्रदर्शनों में छोटी वस्तुएं शामिल हैं; इसे औद्योगिक रोबोटिक भुजाओं का तैयार विकल्प नहीं समझना चाहिए।

पकड़ से जैव-अनुकरणीय गति तक

टीम इसी प्रकाश-प्रेरित मोड़ को जैव-अनुकरणीय प्रणालियों में उपयोग की संभावना देखती है—ऐसे उपकरण जो जीवों के उपयोगी व्यवहारों की नकल करते हैं। रोशनी बदलने पर आकार बदलने वाली सामग्री ऐसी संरचनाओं में लगाई जा सकती है जो स्वयं दिशा बदलें, खुलें-बंद हों या सूर्य की दिशा पर प्रतिक्रिया दें।

शोधकर्ताओं ने ब्लाइंड्स और ऐसे कृषि उपकरणों की संभावनाएं बताईं जो प्रकाश के अनुसार अपनी दिशा या आकार बदलें। ये अवधारणाएं पानी के भीतर की पकड़ से अलग हैं, लेकिन दिखाती हैं कि उलटा जा सकने वाला मोड़ क्यों उपयोगी है।

कृषि में प्रकाश-संवेदनशील तत्वों का उपयोग भविष्य में जटिल मोटरयुक्त प्रणाली के बिना प्रकाश के संपर्क या दिशा को नियंत्रित करने में हो सकता है। निर्मित वातावरण में अनुकूलनीय छायांकन इसका स्वाभाविक उदाहरण है।

जीवित पदार्थ क्यों महत्वपूर्ण हैं

यह परियोजना जैवप्रौद्योगिकी, पदार्थ विज्ञान और रोबोटिक्स के संगम पर है। इसका प्रश्न केवल छोटी भुजा से वस्तु उठवाना नहीं, बल्कि यह समझना है कि जीवित जीवों को इंजीनियर किए गए पदार्थों में शामिल करने पर क्या संभव हो सकता है।

Aubin-Tam ने कहा कि टीम किसी एक निश्चित अनुप्रयोग से शुरू नहीं हुई थी। उद्देश्य जीवित पदार्थों के अध्ययन को आगे बढ़ाना और उनकी संभावनाएं तलाशना था।

जीवित-पदार्थ प्रणालियां पर्यावरण के प्रति प्रतिक्रिया और नरम, गीले या नाजुक संदर्भों में काम करने जैसी क्षमताएं दे सकती हैं। हालांकि प्रयोगशाला से वास्तविक उपयोग तक पहुंचने के लिए विश्वसनीयता, नियंत्रण, टिकाऊपन, निर्माण और संचालन स्थितियों पर और काम जरूरी होगा।

छोटा प्रदर्शन, व्यापक डिजाइन सबक

शैवाल से संचालित भुजा का आकार छोटा है, लेकिन इसका महत्व इसके डिजाइन सबक में है। यह दिखाती है कि प्रकाश, हाइड्रोजेल और सूक्ष्म शैवाल को मिलाकर उलटी जा सकने वाली गति और बुनियादी पकड़ वाला सॉफ्ट एक्ट्यूएटर बनाया जा सकता है।

भविष्य की रोबोटिक भुजा जैविक लेप वाली पारंपरिक भुजा जैसी हो, यह जरूरी नहीं। अधिक संभावना है कि यह शोध ऐसी प्रतिक्रियाशील संरचनाओं के व्यापक परिवार को दिशा देगा जिनका रूप और कार्य उनके भीतर की जैविक और भौतिक प्रणालियों से तय होता है।

फिलहाल Delft के प्रदर्शन एक स्पष्ट शुरुआती परिणाम देते हैं: जीवित-पदार्थ की पट्टी प्रकाश से मुड़ सकती है, छोटी वस्तुएं उठा सकती है और उन्हें छोड़ सकती है। यह इस बात का संक्षिप्त उदाहरण है कि जीवविज्ञान मशीन की गति का सक्रिय हिस्सा बन सकता है।

यह लेख Phys.org की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।