دانشمندان «چشم رباتیکی» ساخته‌اند که به‌صورت خودکار فوکوس می‌کند و به منبع انرژی نیازی ندارد

این چشم رباتیک که از بینایی جانوران الهام گرفته شده، می‌تواند، بدون هیچ‌گونه قطعه الکترونیکی، بخشی از ربات‌های نرم باشد.

کد خبر: ۳۶۷۵۸۸

تاریخ : ۰۱ آبان ۱۴۰۴ - ۱۴:۴۷

نوشته

شهرآرانیوز؛ دانشمندان چشم رباتیک نرم و انعطاف‌پذیری ساخته‌اند که می‌تواند بدون نیاز به هیچ منبع انرژی خارجی، در پاسخ به نور به‌طور خودکار فوکوس کند. این لنز فوق‌العاده قدرتمند آن‌قدر حساس است که می‌تواند مو‌های روی پای یک مورچه یا برجستگی‌های یک دانه گرده را از هم تشخیص دهد.

این لنز می‌تواند راه را برای ساخت ربات‌های «نرم» با بینایی بسیار قوی هموار کند؛ ربات‌هایی که برای کار کردن به برق یا باتری نیازی ندارند. ربات‌های نرم می‌توانند کاربرد‌های گسترده‌ای داشته‌ باشند: از فناوری‌های پوشیدنی که با بدن انسان ادغام می‌شوند گرفته تا دستگاه‌های خودکار که قادرند در زمین‌های ناهموار یا محیط‌های خطرناک فعالیت کنند.

کُری ژنگ (Corey Zheng)، نویسنده اصلی مطالعه و دانشجوی دکترای مهندسی زیست‌پزشکی در مؤسسه فناوری جورجیا، می‌گوید: «ربات‌های سنتی که با برق کار می‌کنند، از حسگر‌ها و قطعات الکترونیکی سخت برای دیدن جهان استفاده می‌کنند. اما اگر به ربات‌هایی فکر کنیم که نرم و انعطاف‌پذیر هستند، شاید برقی نباشند، آن‌وقت باید به این فکر کنیم که چطور می‌توانیم قابلیت بینایی را در آنها ایجاد کنیم.»

این لنز از نوعی هیدروژل ساخته شده است؛ ماده‌ای که شامل شبکه‌ای از پلیمرهاست و می‌تواند آب را درون خود نگه دارد یا آزاد کند، و به همین دلیل می‌تواند بین حالت‌های مایع‌مانند و جامد‌مانند تغییر وضعیت دهد. در این مورد، هیدروژل نسبت به گرما واکنش نشان می‌دهد، هنگام گرم‌شدن آب را آزاد می‌کند و منقبض می‌شود، و هنگام خنک‌شدن دوباره آب جذب می‌کند و منبسط می‌شود.

پژوهشگران حلقه‌ای از این هیدروژل را دور یک لنز سیلیکونی قرار دادند و کل ساختار را در چارچوبی بزرگ‌تر جای دادند. ژنگ می‌گوید، این ساختار مکانیکی مشابه پیکربندی چشم انسان است.

درون هیدروژل، ذرات بسیار ریزی از گرافن اکسید تعبیه شده‌اند؛ ذراتی تیره‌رنگ که نور را جذب می‌کنند. هنگامی که نوری با شدت برابر نور خورشید به این ذرات می‌تابد، آن‌ها گرم می‌شوند و گرما را به هیدروژل منتقل می‌کنند. در نتیجه، هیدروژل منقبض و کشیده می‌شود و لنز را برای فوکوس دقیق‌تر می‌کشد. وقتی منبع نور برداشته می‌شود، هیدروژل دوباره منبسط می‌شد و فشار روی لنز را آزاد می‌کند. این هیدروژل نسبت به نور در سراسر طیف مرئی واکنش نشان می‌دهد.

{$sepehr_key_161266}

در مقاله‌ای که ۲۲ اکتبر در مجله Science Robotics منتشر شده، ژنگ و شو جیا (Shu Jia)، مهندس زیست‌پزشک در مؤسسه فناوری جورجیا، نشان دادند که این لنز می‌تواند جایگزین لنز شیشه‌ای در میکروسکوپ‌های نوری سنتی شود و جزئیات بسیار ظریفی را آشکار کند.

برای نمونه، این لنز توانسته شکاف ۴ میکرومتری بین چنگال‌های یک کنه، رشته‌های قارچ به ضخامت ۵ میکرومتر، و خار‌های ۹ میکرومتری روی پای مورچه را تشخیص دهد.

اما نکته هیجان‌انگیزتر این است که ژنگ و همکارانش اکنون در حال ادغام این لنز با یک سیستم میکروفلوئیدیک از دریچه‌هایی هستند که از همان هیدروژل واکنش‌پذیر ساخته شده‌اند. به گفته او، این یعنی همان نوری که برای تصویربرداری استفاده می‌شود، می‌تواند به‌عنوان منبع انرژی برای یک سیستم دوربین هوشمند و خودمختار نیز عمل کند؛ و از آنجا که هیدروژل ماده‌ای تطبیق‌پذیر است، این لنز ممکن است بتواند فراتر از محدوده بینایی انسان «ببیند». برای مثال، شاید بتواند توانایی چشم عمودی گربه را در تشخیص اشیای استتار‌شده تقلید کند، یا از شبکیه‌ی عجیب به شکل W در چشم ماهی مرکب الهام بگیرد که به آن امکان می‌دهد رنگ‌هایی را ببیند که انسان قادر به دیدنشان نیست.

ژنگ در پایان می‌گوید: «ما در واقع می‌توانیم این لنز را به روش‌های بسیار منحصربه‌فردی کنترل کنیم.»