Robot Caterpillar Demonstrates New Approach To Locomotion For Soft Robotics

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नॉर्थ कैरोलिना स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने एक कैटरपिलर-जैसे नरम रोबोट का प्रदर्शन किया है जो आगे, पीछे की ओर बढ़ सकता है और संकीर्ण स्थानों में डुबकी लगा सकता है। कैटरपिलर-बॉट की गति चांदी के नैनोवायरों के एक नए पैटर्न द्वारा संचालित होती है जो रोबोट के झुकने के तरीके को नियंत्रित करने के लिए गर्मी का उपयोग करती है, जिससे उपयोगकर्ता रोबोट को किसी भी दिशा में चला सकते हैं। श्रेय
शुआंग वू, एनसी स्टेट यूनिवर्सिटी

सार:
नॉर्थ कैरोलिना स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने एक कैटरपिलर-जैसे नरम रोबोट का प्रदर्शन किया है जो आगे, पीछे की ओर बढ़ सकता है और संकीर्ण स्थानों में डुबकी लगा सकता है। कैटरपिलर-बॉट की गति सिल्वर नैनोवायरों के एक नए पैटर्न द्वारा संचालित होती है जो रोबोट के झुकने के तरीके को नियंत्रित करने के लिए गर्मी का उपयोग करती है, जिससे उपयोगकर्ता रोबोट को किसी भी दिशा में चला सकते हैं।

रोबोट कैटरपिलर सॉफ्ट रोबोटिक्स के लिए लोकोमोशन के नए दृष्टिकोण को प्रदर्शित करता है

डरहम, एनसी | 24 मार्च, 2023 को पोस्ट किया गया

"एक कैटरपिलर की गति उसके शरीर की स्थानीय वक्रता द्वारा नियंत्रित होती है - जब वह खुद को आगे की ओर खींचता है तो उसका शरीर अलग तरह से मुड़ता है, जबकि वह खुद को पीछे की ओर धकेलता है," योंग झू, काम पर एक पेपर के संबंधित लेखक और एंड्रयू ए एडम्स कहते हैं। एनसी राज्य में मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के प्रतिष्ठित प्रोफेसर। “हमने उस स्थानीय वक्रता की नकल करने के लिए कैटरपिलर के बायोमैकेनिक्स से प्रेरणा ली है, और कैटरपिलर-बॉट में समान वक्रता और गति को नियंत्रित करने के लिए नैनोवायर हीटर का उपयोग किया है।

झू कहते हैं, "दो अलग-अलग दिशाओं में चल सकने वाले सॉफ्ट रोबोट की इंजीनियरिंग करना सॉफ्ट रोबोटिक्स में एक महत्वपूर्ण चुनौती है।" “एम्बेडेड नैनोवायर हीटर हमें रोबोट की गति को दो तरीकों से नियंत्रित करने की अनुमति देते हैं। हम सॉफ्ट रोबोट में हीटिंग के पैटर्न को नियंत्रित करके यह नियंत्रित कर सकते हैं कि रोबोट का कौन सा भाग मुड़ता है। और हम उस पर लगाई जाने वाली गर्मी की मात्रा को नियंत्रित करके यह नियंत्रित कर सकते हैं कि वे हिस्से किस हद तक झुकते हैं।''

कैटरपिलर-बॉट में पॉलिमर की दो परतें होती हैं, जो गर्मी के संपर्क में आने पर अलग-अलग प्रतिक्रिया करती हैं। गर्मी के संपर्क में आने पर निचली परत सिकुड़ जाती है या सिकुड़ जाती है। गर्मी के संपर्क में आने पर ऊपरी परत फैल जाती है। पॉलिमर की विस्तारित परत में चांदी के नैनोवायरों का एक पैटर्न अंतर्निहित है। पैटर्न में कई प्रमुख बिंदु शामिल हैं जहां शोधकर्ता विद्युत प्रवाह लागू कर सकते हैं। शोधकर्ता अलग-अलग लीड बिंदुओं पर विद्युत धारा लगाकर नियंत्रित कर सकते हैं कि नैनोवायर पैटर्न के कौन से हिस्से गर्म होते हैं, और अधिक या कम धारा लगाकर गर्मी की मात्रा को नियंत्रित कर सकते हैं।

पेपर के पहले लेखक और एनसी स्टेट में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता शुआंग वू कहते हैं, "हमने दिखाया कि कैटरपिलर-बॉट खुद को आगे खींचने और खुद को पीछे धकेलने में सक्षम है।" “सामान्य तौर पर, हम जितना अधिक करंट लगाएंगे, वह उतनी ही तेजी से किसी भी दिशा में आगे बढ़ेगा। हालाँकि, हमने पाया कि एक इष्टतम चक्र था, जिसने पॉलिमर को ठंडा होने का समय दिया - प्रभावी ढंग से 'मांसपेशियों' को फिर से सिकुड़ने से पहले आराम करने की अनुमति दी। यदि हमने कैटरपिलर-बॉट को बहुत तेज़ी से चलाने की कोशिश की, तो शरीर को दोबारा सिकुड़ने से पहले 'आराम' करने का समय नहीं मिला, जिससे इसकी गति ख़राब हो गई।

शोधकर्ताओं ने यह भी प्रदर्शित किया कि कैटरपिलर-बॉट की गति को उस बिंदु तक नियंत्रित किया जा सकता है जहां उपयोगकर्ता इसे बहुत कम अंतराल के तहत चलाने में सक्षम थे - एक दरवाजे के नीचे फिसलने के लिए रोबोट को निर्देशित करने के समान। संक्षेप में, शोधकर्ता आगे और पीछे दोनों गति को नियंत्रित कर सकते हैं और साथ ही उस प्रक्रिया में किसी भी बिंदु पर रोबोट कितनी ऊंचाई तक ऊपर की ओर झुकता है।

झू कहते हैं, "सॉफ्ट रोबोट में गति चलाने का यह दृष्टिकोण अत्यधिक ऊर्जा कुशल है, और हम उन तरीकों की खोज करने में रुचि रखते हैं जिनसे हम इस प्रक्रिया को और भी अधिक कुशल बना सकें।" "अतिरिक्त अगले चरणों में विभिन्न अनुप्रयोगों जैसे खोज-और-बचाव उपकरणों में उपयोग के लिए सेंसर या अन्य तकनीकों के साथ सॉफ्ट रोबोट लोकोमोशन के लिए इस दृष्टिकोण को एकीकृत करना शामिल है।"

पेपर, "कैटरपिलर-इंस्पायर्ड सॉफ्ट क्रॉलिंग रोबोट विथ डिस्ट्रीब्यूटेड प्रोग्रामेबल थर्मल एक्चुएशन", 22 मार्च को साइंस एडवांसेज जर्नल में प्रकाशित किया जाएगा। पेपर का सह-लेखन एनसी स्टेट में मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर जी यिन ने किया था; याओये होंग, एक पीएच.डी. एनसी राज्य में छात्र; और एनसी राज्य में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता याओ झाओ द्वारा।

यह कार्य अनुदान 2122841, 2005374 और 2126072 के तहत राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन के सहयोग से किया गया था; और राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान से, अनुदान संख्या 1R01HD108473 के तहत।

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मैट शिपमैन
उत्तरी कैरोलिना राज्य विश्वविद्यालय
विशेषज्ञ संपर्क

योंग झू
नेकां स्टेट यूनिवर्सिटी

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