रोबोटिक्समधील एका मोठ्या प्रगतीमध्ये, 'मऊ' मानवासारखे स्नायू असलेला रोबोट प्रथमच यशस्वीरित्या तयार करण्यात आला आहे. असे सॉफ्ट रोबोट भविष्यात मानवाला अनुकूल रोबोट्स डिझाइन करण्यासाठी वरदान ठरू शकतात.
रोबोट्स ही प्रोग्राम करण्यायोग्य मशीन आहेत जी नियमितपणे औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये वापरली जातात, उदाहरणार्थ ऑटोमेशनचा एक भाग म्हणून, विशेषत: उत्पादन कारण ते पुनरावृत्ती कार्यांमध्ये चांगले बनण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत ज्यासाठी भरपूर ताकद आणि शक्ती आवश्यक आहे. यंत्रमानव त्यामधील सेन्सर्स आणि ॲक्ट्युएटर्सद्वारे भौतिक जगाशी संवाद साधतात आणि ते नियमित सिंगल-फंक्शन मशीनपेक्षा त्यांना अधिक उपयुक्त आणि लवचिक बनवतात. हे यंत्रमानव काम करण्यासाठी ज्या पद्धतीने डिझाइन केले आहेत त्यावरून हे स्पष्ट आहे की त्यांच्या हालचाली अत्यंत कठोर, कधीकधी धक्कादायक, यंत्रासारख्या असतात आणि ते जड, प्रभावशाली असतात आणि एखाद्या विशिष्ट कार्यासाठी वेगवेगळ्या वेळी बदलत्या प्रमाणात शक्ती आवश्यक असते तेव्हा ते उपयुक्त नसतात. गुण रोबोट कधीकधी धोकादायक देखील असतात आणि त्यांच्या सभोवतालच्या परिसरासाठी ते संवेदनशील नसल्यामुळे त्यांना सुरक्षित संलग्नकांची आवश्यकता असू शकते. रोबोटिक्सचे क्षेत्र विविध आवश्यकतांसह उद्योग आणि वैद्यकीय तंत्रज्ञानाच्या विविध क्षेत्रांमध्ये रोबोटिक मशीन डिझाइन, तयार करणे, कार्यक्रम आणि कार्यक्षमतेने वापरण्यासाठी विविध विषयांचा शोध घेत आहे.
ख्रिस्तोफ केपलिंगर यांच्या नेतृत्वाखालील अलीकडील दुहेरी अभ्यासात, संशोधकांनी आपल्या मानवी स्नायूंप्रमाणेच स्नायूंचा एक नवीन वर्ग असलेला रोबोट तयार केला आहे आणि त्यांच्याकडे आपल्याप्रमाणेच ताकद आणि संवेदनशीलता आहे. अधिक प्रदान करणे ही मध्यवर्ती कल्पना आहे "नैसर्गिकयंत्राकडे हालचाली म्हणजेच रोबोट. आज सर्व यंत्रमानवांपैकी 99.9 टक्के हे स्टील किंवा धातूपासून बनवलेल्या कठोर मशीन आहेत, तर जैविक शरीर मऊ असले तरी त्यामध्ये अविश्वसनीय क्षमता आहेत. 'मऊ' किंवा 'अधिक वास्तविक' स्नायू असलेले हे रोबोट्स नियमित आणि नाजूक कार्ये (जे मानवी स्नायू दररोज करतात) करण्यासाठी योग्यरित्या डिझाइन केले जाऊ शकतात, उदाहरणार्थ फक्त मऊ फळ उचलणे किंवा टोपलीमध्ये अंडी ठेवणे. पारंपारिक यंत्रमानवांच्या तुलनेत 'रोबोट'कृत्रिम स्नायू' स्वतःच्या 'मऊ' आवृत्त्यांप्रमाणे आणि अधिक सुरक्षित असतील आणि ते नंतर लोकांच्या सान्निध्यात जवळजवळ कोणतेही कार्य करण्यासाठी सानुकूलित केले जाऊ शकतात, मानवी जीवनाशी संबंधित आणि त्याच्या आसपासचे अनेक संभाव्य अनुप्रयोग सुचवतात. सॉफ्ट रोबोट्सना 'सहयोगी' यंत्रमानव म्हणून संबोधले जाऊ शकते, कारण ते विशिष्ट कार्य करण्यासाठी मानवाप्रमाणेच विशिष्ट प्रकारे डिझाइन केले जातील.
संशोधक मऊ स्नायू रोबोट तयार करण्याचा प्रयत्न करीत आहेत. अशा रोबोटला सॉफ्ट आवश्यक असेल स्नायू मानवी स्नायूंची तोतयागिरी करण्याचे तंत्रज्ञान आणि संशोधकांनी अशा दोन तंत्रज्ञानाचा प्रयत्न केला आहे - वायवीय अॅक्ट्युएटर आणि डायलेक्ट्रिक इलास्टोमर अॅक्ट्युएटर. 'अॅक्ट्युएटर' ची व्याख्या वास्तविक यंत्र अशी केली जाते जे रोबोटला हलवते किंवा रोबोट विशिष्ट हालचाल दाखवतो. वायवीय अॅक्ट्युएटर्समध्ये, विशिष्ट हालचाल तयार करण्यासाठी मऊ पाउच वायू किंवा द्रवांसह पंप केले जाते. हे साधे डिझाइन आहे परंतु पंप अव्यवहार्य असले तरीही शक्तिशाली आहे आणि त्यांच्याकडे मोठ्या प्रमाणात जलाशय आहेत. दुसरे तंत्रज्ञान - डायलेक्ट्रिक इलास्टोमर ऍक्च्युएटर्स इन्सुलेटिंग लवचिक प्लास्टिकवर विद्युत क्षेत्र लागू करून ते विकृत करण्यासाठी आणि अशा प्रकारे एक हालचाल निर्माण करण्याची संकल्पना वापरतात. ही दोन तंत्रज्ञाने अद्याप यशस्वी झालेली नाहीत कारण जेव्हा विजेचा बोल्ट प्लास्टिकमधून जातो तेव्हा ही उपकरणे अत्यंत निकामी होतात आणि त्यामुळे यांत्रिक नुकसानास प्रतिरोधक नसतात.
अधिक "मानवी जसे" समान स्नायू असलेले रोबोट
मध्ये दुहेरी अभ्यास नोंदवले विज्ञान1 आणि विज्ञान रोबोटिक्स2, संशोधकांनी दोन उपलब्ध मऊ स्नायू तंत्रज्ञानाच्या सकारात्मक बाबी घेतल्या आणि एक साधा मऊ स्नायू सारखा अॅक्ट्युएटर तयार केला जो लहान पाउचमधील द्रवांच्या हालचालीत बदल करण्यासाठी वीज वापरतो. या लवचिक पॉलिमर पाऊचमध्ये इन्सुलेट लिक्विड असते, उदाहरणार्थ सुपरमार्केटमधील नियमित तेल (वनस्पती तेल किंवा कॅनोला तेल) किंवा तत्सम द्रव वापरले जाऊ शकते. पाऊचच्या दोन बाजूंच्या दरम्यान ठेवलेल्या हायड्रोजेल इलेक्ट्रोड्समध्ये एकदा व्होल्टेज लागू झाल्यानंतर, बाजू एकमेकांकडे ओढल्या जातात, तेलाची उबळ येते, त्यातील द्रव पिळून ते पाऊचच्या आत वाहू लागते. या ताणामुळे स्नायूंचे कृत्रिम आकुंचन निर्माण होते आणि वीज खंडित झाल्यावर तेल पुन्हा शिथिल होते. कृत्रिम स्नायू विश्रांती. अॅक्ट्युएटर या पद्धतीने आकार बदलतो आणि अ‍ॅक्ट्युएटरला जोडलेली वस्तू हालचाल दर्शवते. म्हणून, हा 'कृत्रिम स्नायू' आकुंचन पावतो आणि (फ्लेक्स) मिलिसेकंदात त्याच पद्धतीने आणि त्याच अचूकतेने आणि वास्तविक कंकाल मानवी स्नायूंच्या बलाने झटपट सोडतो. या हालचाली मानवी स्नायूंच्या प्रतिक्रियांच्या गतीलाही मात देऊ शकतात कारण मानवी स्नायू एकाच वेळी मेंदूशी संवाद साधतात ज्यामुळे विलंब होतो, जरी लक्षात येत नाही. म्हणून, या डिझाइनद्वारे, एक द्रव प्रणाली प्राप्त केली गेली ज्यामध्ये अष्टपैलुत्व आणि उच्च कार्यक्षमता प्रदर्शित करणारे थेट विद्युत नियंत्रण होते.
पहिल्या अभ्यासात1 in विज्ञान, ऍक्च्युएटर्स डोनटच्या आकारात तयार केले गेले होते आणि त्यांच्याकडे रोबोटिक ग्रिपरद्वारे रास्पबेरी उचलण्याची आणि धरून ठेवण्याची क्षमता आणि कौशल्य होते (आणि फळाचा स्फोट होत नाही!). इन्सुलेटिंग लिक्विडमधून जाताना विजेच्या बोल्टने होणारे संभाव्य नुकसान (पूर्वी डिझाइन केलेल्या ऍक्च्युएटर्समध्ये एक प्रमुख समस्या) देखील सध्याच्या डिझाइनमध्ये काळजी घेण्यात आली होती आणि कोणत्याही इलेक्ट्रिकल नुकसानाची स्वत: ची बरी केली जाते किंवा फक्त नवीनद्वारे त्वरित दुरुस्ती केली जाते. पुनर्वितरणाच्या सोप्या प्रक्रियेद्वारे 'क्षतिग्रस्त' भागामध्ये द्रव प्रवाह. मागील अनेक डिझाईन्समध्ये वापरलेल्या घन इन्सुलेटिंग लेयरच्या जागी अधिक लवचिक असलेल्या द्रव सामग्रीच्या वापरास याचे श्रेय दिले गेले आणि जे त्वरित खराब झाले. या प्रक्रियेत कृत्रिम स्नायू दहा लाखांहून अधिक आकुंचन चक्रात टिकून राहिले. डोनटच्या आकाराचा हा विशिष्ट अॅक्ट्युएटर रास्पबेरी सहजपणे उचलू शकतो. त्याचप्रमाणे, या लवचिक पाऊचचा आकार तयार करून, संशोधकांनी अनन्य हालचालींसह अॅक्ट्युएटरची विस्तृत श्रेणी तयार केली, उदाहरणार्थ अगदी अचूक आणि अचूक आवश्यक शक्तीसह एक नाजूक अंडी उचलणे. या लवचिक स्नायूंना "हायड्रॉलिकली-एम्प्लीफाइड सेल्फ-हीलिंग इलेक्ट्रोस्टॅटिक" अॅक्ट्युएटर किंवा HASEL अॅक्ट्युएटर असे संबोधले गेले आहे. दुसऱ्या अभ्यासात2 मध्ये प्रकाशित विज्ञान रोबोटिक्स,त्याच टीमने आणखी दोन मऊ स्नायू डिझाइन तयार केले जे रेषीयरित्या आकुंचन पावतात, मानवी बायसेपसारखेच, अशा प्रकारे त्यांच्या स्वतःच्या वजनापेक्षा जास्त वजन असलेल्या वस्तू वारंवार उचलण्याची क्षमता असते.
A सामान्य मत असे आहे की यंत्रमानव यंत्रे असल्यामुळे त्यांना मानवांवर नक्कीच वरचढ आहे, परंतु, जेव्हा आपल्या स्नायूंद्वारे आपल्याला परवडणाऱ्या आश्चर्यकारक क्षमतेचा विचार केला जातो तेव्हा कोणीही असे म्हणू शकतो की रोबोट्स तुलनेत फिकट आहेत. मानवी स्नायू अत्यंत शक्तिशाली आहेत आणि आपल्या मेंदूचे आपल्या स्नायूंवर विलक्षण नियंत्रण असते. यामुळेच मानवी स्नायू किचकट कार्ये अचूकपणे करण्यास सक्षम असतात उदा. लेखन. एखादे जड काम करताना आपले स्नायू वारंवार आकुंचन पावतात आणि आराम करतात आणि असे म्हटले जाते की आपण आपल्या स्नायूंची केवळ 65 टक्के क्षमता वापरतो आणि ही मर्यादा मुख्यत्वे आपल्या विचाराने सेट केली जाते. जर आपण एखाद्या रोबोची कल्पना करू शकलो ज्याला मानवासारखे मऊ स्नायू आहेत, तर त्याची ताकद आणि क्षमता प्रचंड असेल. या अभ्यासांना अॅक्ट्युएटर विकसित करण्याची पहिली पायरी म्हणून पाहिले जाते जे एखाद्या दिवशी वास्तविक जैविक स्नायूंच्या प्रचंड क्षमता साध्य करू शकेल.
किफायतशीर 'सॉफ्ट' रोबोटिक्स
लेखकांचे म्हणणे आहे की बटाटा-चिप्स पॉलिमर पाउच, तेल आणि अगदी इलेक्ट्रोड यांसारखे साहित्य स्वस्त आणि सहज उपलब्ध आहे आणि त्याची किंमत फक्त 0.9 USD (किंवा 10 सेंट) आहे. हे सध्याच्या औद्योगिक उत्पादन घटकांसाठी आणि संशोधकांना त्यांचे कौशल्य पुढे नेण्यासाठी प्रोत्साहन देणारे आहे. कमी किमतीची सामग्री स्केलेबल आणि सध्याच्या उद्योग पद्धतींशी सुसंगत आहे आणि अशा उपकरणांचा वापर कृत्रिम उपकरणे किंवा मानवी साथीदार म्हणून अनेक अनुप्रयोगांसाठी केला जाऊ शकतो. हा एक विशेष मनोरंजक पैलू आहे, कारण रोबोटिक्स हा शब्द नेहमी उच्च खर्चाशी समतुल्य असतो. अशा कृत्रिम स्नायूंशी संबंधित एक कमतरता म्हणजे त्याच्या ऑपरेशनसाठी जास्त प्रमाणात वीज लागते आणि जर रोबोटने जास्त शक्ती राखून ठेवली तर जळण्याची शक्यता असते. सॉफ्ट रोबोट्स त्यांच्या पारंपारिक रोबोट समकक्षांपेक्षा खूपच नाजूक असतात ज्यामुळे त्यांची रचना अधिक आव्हानात्मक बनते, उदाहरणार्थ पंक्चरिंग, शक्ती गमावणे आणि तेल सांडणे. या सॉफ्ट रोबोट्सना निश्चितपणे काही प्रकारचे स्व-उपचार पैलू आवश्यक आहेत, जसे की बरेच काही सॉफ्ट रोबोट्स आधीच करतात.
कार्यक्षम आणि मजबूत सॉफ्ट रोबोट्स मानवी जीवनात खूप उपयुक्त ठरू शकतात कारण ते मानवांना पूरक ठरू शकतात आणि त्यांच्याबरोबर काम करू शकतात जसे की "सहयोगी" रोबोट्ससारखे रोबोट जे मानवांची जागा घेतात. तसेच, पारंपारिक कृत्रिम हात अधिक मऊ, आनंददायी आणि संवेदनशील असू शकतात. हे अभ्यास आशादायक आहेत आणि जर ऊर्जेची उच्च मागणी हाताळली जाऊ शकते, तर रोबोट्सच्या भविष्यात त्यांच्या डिझाइन आणि ते कसे हलतात या संदर्भात क्रांती घडवून आणण्याची क्षमता आहे.
***
{उद्धृत स्रोतांच्या सूचीमध्ये खाली दिलेल्या DOI लिंकवर क्लिक करून तुम्ही मूळ शोधनिबंध वाचू शकता}
स्त्रोत
1. Acome et al. 2018. स्नायू सारख्या कार्यक्षमतेसह हायड्रॉलिकली प्रवर्धित स्वयं-उपचार इलेक्ट्रोस्टॅटिक अॅक्ट्युएटर. विज्ञान. 359(6371). https://doi.org/10.1126/science.aao6139
2. Kellaris et al. 2018. Peano-HASEL actuators: स्नायू-मिमेटिक, इलेक्ट्रोहायड्रॉलिक ट्रान्सड्यूसर जे सक्रियतेवर रेखीयरित्या आकुंचन पावतात. विज्ञान रोबोटिक्स. ५(१०). https://doi.org/10.1126/scirobotics.aar3276
