இயந்திரத்தை விட நூல் போலத் தெரியும் ஒரு மோட்டார்
சுவிட்சர்லாந்தில் உள்ள EPFL-இல் உள்ள பொறியாளர்கள் நூல் போலத் தெரியும் ஒரு நெகிழ்வான மோட்டாரை உருவாக்கியுள்ளனர். "மோட்டார்" என்ற சொல் பொதுவாக நினைவுக்குக் கொண்டுவரும் எல்லாவற்றுடனும் இந்த வடிவம் முரண்படுகிறது. குழு FiberMotor என்று அழைக்கும் இந்த சாதனம் கடினமாக இல்லாமல் நெகிழ்வாக உள்ளது, மேலும் தொலைநோக்கியின் நழுவும் பகுதிகளைப் போல விரிவடைகிறது. இந்த வடிவமைப்பின் நோக்கம் மென்மையான ரோபோக்கள் மற்றும் அணியக்கூடிய சாதனங்களுக்கு சக்தி அளிப்பதாகும். இந்த இரண்டு தொழில்நுட்பப் பிரிவுகளும் நீண்ட காலமாக அவற்றின் மையத்தில் அமர்ந்திருக்கும் கடினமான, பெட்டி வடிவ இயக்கிகளால் பின்தங்கியுள்ளன.
இதன் அடிப்படைக் கருத்து சொல்வதற்கு எளிது, ஆனால் பொறியியல் ரீதியாக கடினம்: கட்டப்படும் இயந்திரம் மென்மையானதாக இருந்தால், அதை இயக்கும் பொருள் அந்தக் கூட்டமைப்பில் மிகக் கடினமான பொருளாக இருக்கக்கூடாது. FiberMotor வழக்கமான வன்பொருளைச் சுற்றி நெகிழ்வுத்தன்மையை பின்னர் சேர்க்கும் விஷயமாகக் கருதாமல், இயக்கியிலிருந்தே தொடங்கி அந்த இடைவெளியை நிரப்ப முயற்சிக்கிறது.
மென்மையான ரோபோக்கள் ஏன் கடினமான மோட்டார்களில் தொடர்ந்து மோதுகின்றன
மென்மையான ரோபோட்டிக்ஸ் பல ஆண்டுகளாக வளைகிற, நீள்கிற, மென்மையான பொருட்களைப் பிடிக்கிற, உடையாமல் அதிர்ச்சிகளை உறிஞ்சுகிற உடல்களை உருவாக்கி வருகிறது. இந்தத் துறையின் பொருட்கள் பக்கம் வேகமாக நகர்ந்துள்ளது; எலாஸ்டோமர்கள், துணிகள் மற்றும் உலோக இணைப்புகள் செய்ய முடியாத வகையில் திருகி வளைக்கக்கூடிய இணக்கமான கட்டமைப்புகள் உருவாகியுள்ளன. பிரச்சினை இயக்கத்தின் தருணத்தில் வருகிறது. மோட்டார்கள், கியர்பாக்ஸ்கள் மற்றும் அவற்றை இணைக்கும் பரிமாற்றக் கோடுகள் பொதுவாக கடினமானவை, அவற்றை நெகிழக்கூடிய உடலில் பொருத்துவது இயந்திரவியல் பொருத்தமின்மையை உருவாக்குகிறது.
அந்தப் பொருத்தமின்மை பல நடைமுறை வழிகளில் வெளிப்படுகிறது:
- கடினமான கூறுகள் மென்மையானதாகக் கருதப்படும் அமைப்பின் மிகக் கனமான மற்றும் மிக எளிதில் உடையக்கூடிய பகுதியாக மாறி, முழு இயந்திரமும் உண்மையில் எவ்வளவு இணக்கமாக இருக்க முடியும் என்பதைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன.
- மோட்டார் அமர்ந்திருக்கும் மூட்டுகளில் எடை குவிகிறது, இது ஒரு வடிவமைப்பாளர் உருவாக்கக்கூடிய வடிவங்களையும் சாதனம் பாதுகாப்பாகச் செய்யக்கூடிய இயக்கங்களையும் கட்டுப்படுத்துகிறது.
- கடினமான வன்பொருளுக்கும் மென்மையான பொருளுக்கும் இடையிலான இடைமுகங்கள் தேய்மானப் புள்ளிகளாக மாறுகின்றன; ஒரு சாதனம் அதிகம் சோர்வடைய அல்லது தோல்வியடைய வாய்ப்புள்ள இடங்கள் இவையே.
- பருமன் ஒரு மென்மையான ரோபோ உயிரியல் மூட்டை எவ்வளவு நெருக்கமாகப் பின்பற்ற முடியும் என்பதைக் கட்டுப்படுத்துகிறது; உயிரியல் மூட்டில் பொதுவாக ஒரே அடர்த்தியான இயக்கி இல்லாமல் பரவிய தசை இருக்கும்.
தானே நெகிழ்வானதும் நூல் போன்றதுமான ஒரு மோட்டார் அந்தப் பொருத்தமின்மையை அதன் மூலத்திலேயே கையாள்கிறது. கடினமான ஒரு தொகுதியைச் சுற்றி வடிவமைப்பதற்குப் பதிலாக, பொறியாளர்கள் ஒரு தசைநார் அல்லது கம்பி போல வழிநடத்தக்கூடிய, வளைக்கக்கூடிய மற்றும் நெகிழக்கூடிய கட்டமைப்பில் ஒருங்கிணைக்கக்கூடிய ஒரு இயக்கியுடன் வேலை செய்வார்கள்.
தொலைநோக்கி நடத்தை, எளிய சொற்களில் விளக்கப்பட்டது
ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒப்பிடும் தொலைநோக்கி, சாதனம் எவ்வாறு நீளத்தை மாற்றுகிறது என்பதைப் பற்றியது. ஒரு தொலைநோக்கி உள்ளடங்கிய பகுதிகளை ஒன்றின் மேல் ஒன்று நழுவச் செய்வதன் மூலம் விரிவடைகிறது; அந்த முழு நீளத்தின் ஒரே கடினமான உடலைப் பெறாமல் அது எட்டும் திறனைப் பெறுகிறது. FiberMotor அதுபோன்ற முறையில் நழுவுவதாக விவரிக்கப்படுகிறது, இது வழக்கமான தண்டு அல்லது சுழலியை நம்பாமல், கச்சிதமான, நெகிழ்வான வடிவத்திலிருந்து வெளிப்புறமாக தொலைநோக்கி போல விரிவடையக்கூடிய ஒரு பொறிமுறையைக் குறிக்கிறது.
இது இயக்க வடிவமைப்புக்கு முக்கியம். தொலைநோக்கி போன்ற விரிவாக்கம் ஒரு மென்மையான அமைப்புக்கு ஒரு அச்சில் எட்டவோ, தள்ளவோ அல்லது நீட்டவோ ஒரு வழியை அளிக்கிறது, அதே நேரத்தில் இயக்கி தானே நெகிழ்வாகவே இருக்கும். குறுகிய இடங்களுக்குள் விரிவடைய வேண்டிய ரோபோக்களுக்கு, அல்லது நகரும் உடலின் வளைவுகளைப் பின்பற்ற வேண்டிய அணியக்கூடிய சாதனங்களுக்கு, கடினமான முதுகெலும்பைத் திணிக்காமல் தேவைக்கேற்ப நீளத்தை மாற்றும் ஒரு இயக்கி, கடினமான லீட் ஸ்க்ரூவுடன் இணைந்த ஒரு மோட்டாரை விட அர்த்தமுள்ள வகையில் வேறுபட்ட ஒரு கட்டுமானத் தொகுதியாகும்.
அணியக்கூடிய சாதனங்கள் இந்தப் பந்தயத்தின் இரண்டாம் பாதி
அணியக்கூடிய தொழில்நுட்பத்திற்கும் இதே போன்ற ஒரு பிரச்சினை உள்ளது. உடலில் அணியும் சாதனங்கள் வசதி, எடை மற்றும் இயற்கையான இயக்கத்தில் அவை எவ்வளவு குறைவாகத் தலையிடுகின்றன என்பதன் அடிப்படையில் மதிப்பிடப்படுகின்றன. ஆனால் சக்தியூட்டப்பட்ட உதவி அணியக்கூடிய சாதனங்கள் பாரம்பரியமாக கடினமான சட்டங்கள் மற்றும் இடுப்பு, முழங்கால் அல்லது முதுகில் தெளிவாக அமர்ந்திருக்கும் மோட்டார்களால் கட்டப்பட்டுள்ளன. மாறாக, ஆடைக்கு நெருக்கமான ரோபோட்டிக்ஸ்க்கு, அழுத்தப் புள்ளியையோ கடினமான விளிம்பையோ உருவாக்காமல் துணியில் நெய்யக்கூடிய அல்லது ஒரு அவயவத்தில் படர்த்தக்கூடிய இயக்கிகள் தேவைப்படும்.
நூல் போன்ற ஒரு மோட்டார் கருத்தளவில் அந்தத் தேவைக்குப் பொருந்துகிறது. ஜவுளி உற்பத்தி ஏற்கனவே நெகிழ்வான, நீளமான பொருட்களைப் பெரிய அளவில் கையாள்கிறது, எனவே இழை போன்ற வடிவத்தில் உள்ள ஒரு இயக்கி ஆடைகள் தயாரிக்கப்படும் முறையுடன் குறைந்தபட்சம் இணக்கமாகவே இருக்கும். FiberMotor-ஐ ஒரு மென்மையான ரோபோவில் பயனுள்ளதாக்கும் அதே பண்புகள் — நெகிழ்வுத்தன்மை, மெல்லிய வடிவம், அதன் சொந்த நீளத்தில் விரிவடையும் திறன் — ஒரு அணியக்கூடிய இயக்கிக்குத் தேவைப்படும் பண்புகளே.
இன்னும் நிறுவப்படாதவை
ஆரம்பகட்ட சாதன அறிவிப்பு பொறியியல் கேள்விகளைத் திறந்தே விடுகிறது. EPFL-இன் FiberMotor ஒரு நூலைப் போன்ற நெகிழ்வான மோட்டாராகவும், மென்மையான ரோபோட்டிக்ஸ் மற்றும் அணியக்கூடிய சாதனங்களுக்காக தொலைநோக்கி போல விரிவடைவதாகவும் அறிமுகப்படுத்தப்படுகிறது. ஆனால் தலைப்புச் சுருக்கம், அத்தகைய மோட்டார் எவ்வளவு விசையை உருவாக்க முடியும், அது ஆற்றலை இயக்கமாக எவ்வளவு திறமையாக மாற்றுகிறது, நெகிழ்வான கூறுகள் சிதைவதற்கு முன் எத்தனை சுழற்சிகளைத் தாங்கும், அல்லது உண்மையான அமைப்பில் அது எவ்வாறு இயக்கப்படுகிறது மற்றும் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது என்பதைத் தீர்மானிக்கவில்லை.
ஒரு புத்திசாலித்தனமான இயக்கி நடைமுறைக் கூறாக மாறுமா என்பதைத் தீர்மானிப்பவை அந்த எண்களே. மென்மையான இயக்கிகள் பெரும்பாலும் இணக்கத்தன்மைக்காக விசை அடர்த்தியையும் துல்லியத்தையும் இழக்கின்றன, FiberMotor-க்கு சுவாரஸ்யமான கேள்வி அந்தச் சமநிலையில் அது எங்கே நிற்கிறது என்பதுதான். உதாரணமாக, ஒரு மூட்டுக்கு உதவும் அணியக்கூடிய சாதனத்திற்கு போதுமான விசை தேவை, அதே நேரத்தில் மென்மையான பொருட்களைக் கையாளும் ஒரு மென்மையான ரோபோவுக்கு நுட்பமான கட்டுப்பாடு தேவை. தொலைநோக்கி போல விரிவடையும் நூல் போன்ற ஒரு மோட்டார் பயனுள்ள அளவுகளில் இவற்றில் எதையேனும் வழங்க முடியுமா என்பதே அடுத்து கவனிக்க வேண்டியது.
இயக்கி ஆராய்ச்சியில் ஒரு பரிச்சயமான முறை
FiberMotor, தான் இயக்கும் கட்டமைப்புகளின் மென்மையுடன் இயக்கத்தைப் பொருத்தும் பரந்த முயற்சிக்குள் அமைகிறது. ஐரோப்பா, ஆசியா மற்றும் வட அமெரிக்கா முழுவதும் உள்ள ஆராய்ச்சிக் குழுக்கள் செயற்கை தசைகள், கம்பி இயக்கப்படும் தசைநார்கள், வாயு அறைகள் மற்றும் மின்னியல் இயக்கிகள் மீது பரிசோதனை செய்துள்ளன; அனைத்தும் ஒரே இலக்கை வெவ்வேறு கோணங்களிலிருந்து பின்தொடர்கின்றன: இணக்கமான இயந்திரங்களை இணக்கமான வன்பொருளால் இயக்குவது. EPFL-இன் பங்களிப்பு அந்தப் பட்டியலில் ஒரு இழை வடிவ, தொலைநோக்கி போல விரிவடையும் விருப்பத்தைச் சேர்க்கிறது.
ஒரு புதிய இயக்கி வகையின் மதிப்பு, அது ஏற்கனவே உள்ள மோட்டார்களை முழுவதுமாக மாற்றுவதில் அரிதாகவே உள்ளது. அது வடிவமைப்பு இடத்தைத் திறப்பதில்தான் உள்ளது. ஒரு மோட்டார் நூல் போல மெல்லியதாகவும் நெகிழ்வாகவும் இருக்க முடிந்தால், ரோபோ அவயவங்கள், எக்சோசூட்டுகள் மற்றும் அணியக்கூடிய உதவிகள் இனி ஒரு மூட்டில் கடினமான இயக்கியைச் சுற்றி ஒழுங்கமைக்கப்பட வேண்டியதில்லை. அவை பரவிய, ஜவுளிக்கு இணக்கமான இயக்கத்தைச் சுற்றி ஒழுங்கமைக்கப்படலாம் — உயிரியல் தசை எவ்வாறு அமைக்கப்பட்டுள்ளதோ அதற்கு நெருக்கமாக.
தற்போதைக்கு, FiberMotor ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய வடிவம்; நிரூபிக்கப்பட்ட தயாரிப்பு அல்ல. நூல் நழுகிறது, தொலைநோக்கி விரிவடைகிறது, பெயரிடப்பட்ட பயன்பாடுகள் மென்மையான ரோபோக்கள் மற்றும் அணியக்கூடிய சாதனங்கள். முன்னால் உள்ள வேலை கவர்ச்சியற்ற பகுதி: நீடித்த தன்மை, வெளியீடு மற்றும் கட்டுப்பாட்டை அளவிடுவது, பின்னர் உண்மையான ஒரு இயந்திரத்திற்குள் சாதனம் நம்பகமாகச் செயல்படுவதைக் காட்டுவது.
இந்தக் கட்டுரை Interesting Engineering-இன் செய்தி அறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அசல் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.
Originally published on interestingengineering.com
