فهرست مطالب
پژوهشگران دانشکده مهندسی EPFL فناوری جدیدی توسعه دادهاند که میتواند میکروربات ها و دستگاههای بسیار کوچک را بدون استفاده از باتری و موتور فقط با صدا به حرکت درآورد.
به گزارش سرویس رباتیک تکناک، این فناوری انرژی امواج صوتی محیط را به نیروی مکانیکی تبدیل میکند و میتواند مسیر ساخت نسل جدیدی از رباتهای بسیار کوچک را هموار کند.
کوچکتر شدن تجهیزات الکترونیکی برای صنایعی مانند پزشکی، هوافضا و امنیت اهمیت زیادی دارد. کاهش ابعاد این تجهیزات یک محدودیت اساسی ایجاد میکند. باتریها، موتورها و قطعات مکانیکی معمولی در دستگاههای بسیار کوچک فضای کافی ندارند. پژوهشگران آزمایشگاه سیستمهای میکروبیورباتیک (MICROBS) در دانشکده مهندسی EPFL برای حل این مشکل از انرژی صوتی استفاده کردهاند.
از دست ندهید: هدایت بینقص میکرورباتهای مغناطیسی در بدن با تکنیک نوین MRI
استفاده از تشدید هلمهولتز برای تولید نیروی رانش
نیواطلس درباره حرکت میکروربات ها با صدا نوشته است که فناوری جدید بر پدیدهای به نام «تشدید هلمهولتز» (Helmholtz resonance) متکی است. نمونه ساده این پدیده هنگام فوت کردن روی دهانه بطری مشاهده میشود. هوای محبوس داخل بطری در فرکانس مشخصی به ارتعاش درمیآید و صدایی ایجاد میکند.
پژوهشگران از ساختارهای توخالی کوچکی موسوم به «حفره صوتی» برای بهرهبرداری از این پدیده استفاده کردند. این حفرهها میتوانند گرد یا زنگولهای باشند. مواد مختلفی مانند پلاستیکهای چاپ سهبعدی، شیشه و پلیمرهای لاستیکمانند نیز برای ساخت آنها مناسب هستند.
امواج صوتی، هوای محبوس داخل این حفرهها را به ارتعاش درمیآورند. سپس حفره، جریان متمرکزی از هوا را به بیرون هدایت میکند. هوای ورودی پراکندگی بیشتری دارد. این تفاوت، نیروی رانش لازم را برای حرکت دستگاه تولید میکند.
این روش با فناوریهای قبلی جابهجایی اجسام از طریق صدا تفاوت دارد. روشهای پیشین از امواج صوتی خارجی برای هل دادن مستقیم اجسام استفاده میکردند. فناوری جدید انرژی صوتی محیط را دریافت میکند و آن را به نیروی رانش مکانیکی تبدیل مینماید.
سلمان ساکار، مدیر آزمایشگاه بیان کرد که پژوهشگران تشدیدگرهای صوتی را برای دریافت فرکانسهای مشخص تنظیم کردهاند. این تشدیدگرها میتوانند نیروی رانش جهتدار ایجاد کنند و حرکت دستگاه را تحت کنترل قرار دهند.
بیشتر بدانید: درمان سینوزیت مزمن با میکرورباتها
چگونگی حرکت میکروربات با نیروی صدا
پژوهشگران برای آزمایش فناوری خود ابتدا قایقهای مینیاتوری ساختند. هر قایق سه حفره داشت. هر حفره به یک فرکانس متفاوت واکنش نشان میداد. پژوهشگران با تغییر فرکانس صدا میتوانستند حفره مورد نظر را فعال کنند و قایق را در جهت مشخصی حرکت دهند.
سپس این تیم میکروپرندههای فوقسبکی ساخت که وزن برخی از آنها تنها به ۱۵۰ میکروگرم میرسید. هر میکروپرنده سه حفره میکروسکوپی داشت. فرکانسهای فراصوت، بالاتر از محدوده شنوایی انسان، انرژی لازم را تأمین کردند. میکروپرندهها با دریافت این انرژی توانستند به سمت جلو حرکت کنند.
پژوهشگران در آزمایش دیگری حفرههای صوتی را به پرههای کوچک ملخ متصل کردند. نیروی تولیدشده توانست این پرهها را با سرعت ۱۳ هزار دور در دقیقه بچرخاند. این رقم از سرعت چند هزار دور در دقیقه بسیاری از ملخهای پهپادهای معمولی بیشتر است.
این فناوری در آینده میتواند امکان ساخت دستگاهها و رباتهای بسیار کوچک بدون باتری و موتور معمولی را فراهم کند. همچنین پژوهشگران میتوانند چند ساختار حساس به صدا را در یک دستگاه انعطافپذیر قرار دهند. هر ساختار میتواند به فرکانس متفاوتی واکنش نشان دهد. در نتیجه، بخشهای مختلف دستگاه میتوانند به صورت مستقل فعال شوند و حرکت کنند.
بیشتر بخوانید: میکرورباتهای پزشکی با قابلیت ویژه و جدید ساخته شد
