शैवालावर चालणारी सॉफ्ट रोबोटिक भुजा प्रकाशाने पकडते

जिवंत पदार्थांचा रोबोट प्रकाशाने हालतो

Delft University of Technologyच्या संशोधकांनी बदलत्या प्रकाशाला प्रतिसाद देत वाकणारी आणि लहान वस्तू पकडून उचलणारी सॉफ्ट रोबोटिक भुजा विकसित केली आहे. या उपकरणात दोन थरांचा hydrogel पट्टा आणि त्याच्या पृष्ठभागावर वाढणारे microalgae यांचा समावेश आहे.

अॅक्च्युएटर सुमारे दोन सेंटीमीटर लांब आणि एक मिलिमीटर जाड आहे. तरीही पथकाने मोठ्या आणि उलटवता येणाऱ्या वाकण्याच्या हालचाली दाखवल्या. प्रकाश-नियंत्रित पट्ट्याने रबरची अंगठी उचलली आणि लहान धातूचा गोळा पकडून पुन्हा सोडला.

Nature Communicationsमध्ये प्रकाशित हे काम सॉफ्ट रोबोटिक्ससाठी वेगळी दिशा दाखवते. हालचाल निर्माण करण्यासाठी केवळ मोटर, केबल, पंप किंवा पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक्सवर अवलंबून न राहता, प्रकाशाला प्रतिसाद देणाऱ्या जिवंत microalgaeचा यंत्रणेचा भाग म्हणून वापर केला जातो.

सॉफ्ट अॅक्च्युएटरची रचना

मूलभूत उपकरण दोन वेगवेगळ्या hydrogel थरांनी बनलेला हिरवा, लवचिक पट्टा आहे. त्याच्या पृष्ठभागावर microalgae वाढतात. प्रकाश बदलला की पट्टा पुढे-मागे वाकतो. प्रमुख संशोधक Marie-Eve Aubin-Tam यांनी सांगितले की वेगवेगळ्या हालचाली आणि कार्यांसाठी त्याचा आकार बदलता येतो.

सॉफ्ट रोबोटचे महत्त्व अनेकदा शक्तीपेक्षा लवचिकतेत असते. कठोर gripper नियंत्रित कारखाना वातावरणात प्रभावी ठरू शकतो; पण नाजूक वस्तू, अनियमित पृष्ठभाग किंवा सौम्य संपर्क आवश्यक असलेल्या परिस्थितीत सॉफ्ट रचना अधिक योग्य असू शकते. पाण्याखालील वातावरण संभाव्य क्षेत्र म्हणून संशोधकांनी नमूद केले.

प्रयोगांनी वस्तूकडे जाणे, संपर्क करणे, पकडणे, तिची स्थिती बदलणे आणि सोडणे हा मूलभूत क्रम दाखवला. रबरची अंगठी आणि धातूचा गोळा यांवरील प्रदर्शनांनी वाकण्याची हालचाल प्रत्यक्ष पकडीत बदलता येते हे दाखवले.

प्रकाश काही यांत्रिक गुंतागुंतीची जागा घेतो

या अॅक्च्युएटरमध्ये प्रकाश हा नियंत्रण इनपुट आहे. प्रकाश बदलून संशोधक वाकणे सुरू करू शकतात आणि ते उलटवू शकतात. या कामाचे महत्त्व केवळ शैवाल समाविष्ट करण्यात नाही, तर जैविक प्रतिसादाला प्रोग्राम करता येणाऱ्या भौतिक हालचालीशी जोडण्यात आहे.

पारंपरिक रोबोटिक प्रणालींना सहसा विद्युत किंवा वायवीय शक्ती आणि ती हालचालीत बदलणारे यांत्रिक घटक आवश्यक असतात. Delftचे उपकरण अभियांत्रिकी गरजा संपवत नाही, पण पर्यावरणीय संकेताला प्रतिसाद देण्यासाठी स्वतःची जैविक क्रिया मदत करणारी सामग्री वापरण्याची दिशा दाखवते.

लहान आकार, कमी वजन किंवा पाण्यात काम करणे महत्त्वाचे असलेल्या उपयोगांत हे उपयुक्त ठरू शकते. सध्याचा रोबोट हा proof of concept आहे आणि प्रदर्शनांत लहान वस्तू वापरण्यात आल्या. त्यामुळे तो औद्योगिक रोबोटिक भुजांचा तयार पर्याय नाही.

पकडण्यापासून जैव-अनुकरणीय हालचालीपर्यंत

वस्तू हाताळण्यापलीकडे, त्याच प्रकाश-प्रेरित वाकण्याचा उपयोग biomimetic प्रणालींमध्ये करण्याची शक्यता पथकाला दिसते. प्रकाश बदलल्यावर आकार बदलणारी सामग्री स्वतःची दिशा बदलणाऱ्या, उघड-बंद होणाऱ्या किंवा सूर्याच्या मार्गाला प्रतिसाद देणाऱ्या रचनांमध्ये वापरता येऊ शकते.

प्रकाशानुसार दिशा किंवा आकार बदलणाऱ्या blinds आणि कृषी उपकरणांच्या शक्यता संशोधकांनी सांगितल्या. या संकल्पना पाण्याखालील पकडीच्या प्रदर्शनांपेक्षा वेगळ्या असल्या तरी उलटवता येणारे वाकणे का उपयुक्त आहे हे दाखवतात.

कृषीमध्ये पारंपरिक मोटरयुक्त यंत्रणेइतक्या गुंतागुंतीच्या यांत्रिक रचनेशिवाय प्रकाशाचा संपर्क किंवा दिशा नियंत्रित करण्यासाठी प्रकाश-संवेदनशील घटक भविष्यात वापरता येतील. बांधलेल्या वातावरणात अनुकूल छायांकन हे त्याचे नैसर्गिक उदाहरण आहे.

जिवंत पदार्थ महत्त्वाचे का आहेत

हा प्रकल्प जैवतंत्रज्ञान, पदार्थविज्ञान आणि रोबोटिक्सच्या संगमावर आहे. लहान भुजेला वस्तू उचलायला लावणे हा एकमेव प्रश्न नसून, जिवंत जीवांना अभियांत्रिकीद्वारे तयार केलेल्या पदार्थांत समाविष्ट केल्यावर काय शक्य होते, हा मुख्य प्रश्न आहे.

पथकाने एका निश्चित उपयोगापासून सुरुवात केली नव्हती, असे Aubin-Tam यांनी सांगितले. जिवंत पदार्थांचा अभ्यास पुढे नेणे आणि त्यांची शक्यता तपासणे हे उद्दिष्ट होते.

निष्क्रिय पदार्थांद्वारे पुनरुत्पादित करणे कठीण असलेली पर्यावरणाला प्रतिसाद देण्याची क्षमता तसेच मऊ, ओलसर किंवा नाजूक परिस्थितीत काम करण्याची क्षमता जिवंत-पदार्थ प्रणाली देऊ शकतात. मात्र प्रयोगशाळेतील प्रदर्शनापासून प्रत्यक्ष वापरापर्यंत जाण्यासाठी विश्वासार्हता, नियंत्रण, टिकाऊपणा, उत्पादन आणि कार्यस्थितींवर अधिक काम आवश्यक आहे.

लहान प्रदर्शन, व्यापक रचना धडा

शैवालावर चालणारी भुजा आकाराने लहान आहे; पण तिचे महत्त्व ती देत असलेल्या रचना-धड्यात आहे. प्रकाश, hydrogel आणि microalgae एकत्र करून उलटवता येणारी हालचाल आणि मूलभूत पकड असलेला सॉफ्ट अॅक्च्युएटर तयार करता येतो, हे ती दाखवते.

भविष्यातील रोबोट जैविक लेप असलेल्या पारंपरिक भुजेसारखा असेलच असे नाही. या संशोधनातून अशा प्रतिसादक्षम रचनांच्या व्यापक कुटुंबाला दिशा मिळू शकते, ज्यांचे रूप आणि कार्य त्यांच्या आतील जैविक व भौतिक प्रणालींनी घडवलेले असेल.

सध्या Delftच्या प्रदर्शनांतून एक स्पष्ट प्रारंभिक निष्कर्ष मिळतो: जिवंत-पदार्थाचा पट्टा प्रकाशाने वाकू शकतो, लहान वस्तू उचलू शकतो आणि पुन्हा सोडू शकतो. जीवशास्त्र यंत्राच्या हालचालीचा सक्रिय भाग बनू शकते, याचे हे छोटे उदाहरण आहे.

हा लेख Phys.orgच्या वृत्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.