فهرست مطالب
پژوهشگران MIT ربات شناگر بسیار کوچکی ساخته‌اند که با یک لایه سلول عضلانی زنده حرکت می‌کند و می‌تواند با تابش نور در مسیر مشخص هدایت شود.
به گزارش سرویس رباتیک تکناک، این ربات تقریبا به اندازه یک آدامس نواری است و سلول‌های عضلانی زنده روی یک ژل انعطاف‌پذیر در ساختار آن قرار گرفته‌اند. پژوهشگران سلول‌ها را به صورت ژنتیکی مهندسی کرده‌اند تا هنگام تابش نور منقبض شوند. در نتیجه، وقتی نور به یکی از دو باله ربات تابانده می‌شود، همان باله شروع به حرکت می‌کند. طراحی نازک این ربات می‌تواند راهی برای ساخت ماشین‌های نرم‌تر، ارزان‌تر و کارآمدتر در آینده باشد.
پژوهشگران با تاباندن متناوب نور به دو باله می‌توانند ربات را به جلو هدایت کنند یا جهت حرکت آن را تغییر دهند. این ربات برای کنترل به تجهیزات الکترونیکی داخلی نیاز ندارد و تمام فرایند هدایت از بیرون انجام می‌شود. در آزمایش انجام‌شده، یک پژوهشگر با استفاده از منبع نور دستی، ربات را در یک مسیر ساده داخل یک پتری‌دیش بزرگ هدایت کرد.
طول هر باله این ربات ۱۵ میلی‌متر، عرض آن ۷ میلی‌متر و ضخامت آن ۰٫۵ میلی‌متر است. ریتو رامان، دانشیار مهندسی مکانیک MIT و یکی از نویسندگان این پژوهش بیان کرد که حرکت در آب در مقایسه با هوا به نیروی بسیار بیشتری نیاز دارد. به گفته او، این ربات با توجه به اندازه کوچک خود قدرت قابل توجهی تولید می‌کند.
بیشتر بخوانید: این ربات ۱۰ دلاری می‌تواند از پله‌ها بالا برود + تصویر
بهبود ساختار عضلانی با ژل سفت‌تر
گروه MIT در طراحی قبلی خود از ژل فیبرین بسیار نرمی استفاده کرده بود. این ماده هنگام کشیده شدن به‌وسیله سلول‌های عضلانی چروک می‌شد و عملکرد ساختار را محدود می‌کرد. پژوهشگران در نسخه جدید به سراغ ژلی سفت‌تر بر پایه ژلاتین رفتند و شیارهایی با کف مربعی روی سطح آن ایجاد کردند.
این شیارها باعث شدند سلول‌های عضلانی در یک جهت قرار بگیرند و به یکدیگر متصل شوند. سلول‌ها در ادامه رشته‌هایی تشکیل دادند که می‌توانستند با هماهنگی بیشتری منقبض شوند و نیروی مؤثرتری تولید کنند.
پژوهشگران برای افزایش توان عضلات، آنها را نیز تمرین دادند. عضلات ربات شناگر روزانه به مدت ۱۵ دقیقه و با نرخ دو پالس نور در هر ثانیه تحریک شدند. این تمرین در مقایسه با گروه کنترل که تحریک نشده بود، میزان جابه‌جایی باله را چهار برابر افزایش داد.
همچنین بافت عضلانی ربات بیش از ۳۰ روز بدون نیاز به مهار شدن به فعالیت خود ادامه داد. در بیشترین سرعت ثبت‌شده، ربات در هر دقیقه مسافتی در حدود چهار برابر طول بدن خود طی کرد. با وجود این، سیستم هنوز برای هدایت به عامل خارجی وابسته است و نمی‌تواند به صورت مستقل مسیر خود را انتخاب کند.
بیشتر بخوانید: این دست رباتیک خودران روی نوک انگشتان خود راه می‌رود + ویدیو
طراحی تک‌لایه، تفاوت اصلی ربات شناگر MIT
ربات‌های شناگر مجهز به بافت زنده و کنترل‌شونده با نور پیش از این نیز ساخته شده‌اند. در سال ۲۰۱۶، پژوهشگران یک سفره‌ماهی رباتیک ساختند که با سلول‌های قلب موش حساس به نور حرکت می‌کرد. در سال ۲۰۲۲ نیز یک ماهی رباتیک با استفاده از سلول‌های قلب انسان ساخته شد که توانایی شنای مستقل داشت.
در سال ۲۰۲۶، پژوهشگران چینی یک سفره‌ماهی رباتیک معرفی کردند که نیروی حرکتی آن از عضلات استخراج‌شده از قورباغه تأمین و با نور هدایت می‌شد. ربات دیگری با نام OstraBot نیز با عضلات اسکلتی تمرین‌دیده توانست در هر دقیقه مسافتی معادل ۱۵٫۶ برابر طول بدن خود طی کند. این سرعت تقریبا چهار برابر بیشتر از ربات MIT است.
مزیت اصلی طراحی MIT در سرعت نیست، بلکه به ساختار بسیار نازک و تک‌لایه آن مربوط می‌شود. پژوهشگران عنوان کردند که این ساختار در مقایسه با بلوک‌های عضلانی ضخیم مورد استفاده در بسیاری از ربات‌های زیست‌ترکیبی، به سلول‌های کمتری نیاز دارد. چنین طراحی می‌تواند هزینه ساخت را کاهش دهد و امکان حرکت کارآمدتر را فراهم کند.
پژوهشگران اکنون قصد دارند توانایی این ساختار را افزایش دهند. نسخه فعلی تنها از یک رده سلولی استفاده می‌کند و رشته‌های عضلانی آن در یک جهت قرار گرفته‌اند. شکل‌های به‌کاررفته در طراحی نیز ساده هستند. به گفته تیم تحقیقاتی، استفاده از آرایش‌های پیچیده‌تر در آینده می‌تواند حرکت‌های قوی‌تر یا الگوهای حرکتی متفاوتی ایجاد کند.
رامان بیان کرد که بسیاری از ربات‌های زیست‌ترکیبی فعلی از توده‌های سه‌بعدی و حجیم عضلات اسکلتی رشد‌یافته در آزمایشگاه استفاده می‌کنند و برای ساخت آنها به میلیون‌ها سلول نیاز است. او معتقد است ربات‌هایی که با عضلات زنده کار می‌کنند، در آینده می‌توانند مأموریت‌های ظریفی مانند کاوش در محیط‌هایی را انجام دهند که برای سخت‌افزارهای معمولی بیش از حد حساس یا پیش‌بینی‌ناپذیر هستند.
بافت زنده به دلیل نرمی، واکنش‌پذیری نسبت به محیط و توانایی ترمیم خود، مزیت‌هایی دارد که سخت‌افزارهای متداول فاقد آنها هستند. پژوهشگران امیدوار هستند طراحی تک‌لایه این ربات شناگر بتواند گام دیگری برای توسعه ربات‌های زیست‌ترکیبی ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر باشد. با وجود این، فناوری هنوز در مرحله آزمایشگاهی و ابتدایی قرار دارد.
