چاپ اولین ربات ۴ بعدی برای نظارت بر محیط زیست

محققان ایتالیایی یک روبات نرم زیست تخریب پذیر جدید با چاپ ۴ بعدی به شکل دانه ساخته اند که در پاسخ به تغییرات رطوبت تغییر شکل می دهد و می تواند در خاک حرکت کند. این دستگاه به عنوان روشی جدید برای نظارت بر محیط زیست پتانسیل بالایی دارد.

به گزارش سیناپرس، پرینت چهار بعدی فرآیند استفاده از پرینت سه بعدی برای ایجاد اشیایی است که می توانند شکل یا خواص خود را در پاسخ به عوامل محیطی مانند نور و دما تغییر دهند. این فناوری قبلاً برای ایجاد فناوری های مواد خود مونتاژ و قابل برنامه ریزی استفاده شده است.

در حال حاضر، از فناوری ۴ بعدی برای ایجاد یک ربات نرم با قابلیت تجزیه و تحلیل خاک استفاده شده است. محققان در مرکز تحقیقات جنوا، با الهام از ساختار بذر شمعدانی آفریقای جنوبی (Pelargonium appendiculatum) که در پاسخ به رطوبت محیط تغییر شکل می دهد، اولین ربات بذری زیست تخریب پذیر را ساختند.

باربارا مازولای (Barbara Mazzolai) پژوهشگر مسئول این مطالعه گفت: مطالعات ما از مشاهده طبیعت با هدف تقلید از استراتژی‌های موجودات زنده یا ساختار آنها و تکرار آنها در فناوری‌های روباتیک با اثرات زیست محیطی کم از نظر انرژی و آلودگی آغاز شد.

مازولای افزود: بذرهای خانواده گیاهان گلدار Gerianaceae که شامل گل شمعدانی می شود، با جدا شدن در شرایط محیطی مناسب، از خواص رطوبتی خود استفاده می کنند و پس از جدا شدن، تغییر شکل داده و به طور مستقل در خاک نفوذ می کنند و شانس جوانه زنی را افزایش می دهند.

پس از بررسی کامل ساختار و بیومکانیک دانه طبیعی، محققان آن را با استفاده از ترکیبی از تکنیک های چاپ سه بعدی و الکتروریسی تکرار کردند. الکتروریسی روشی برای تولید الیاف است که از نیروی الکتریکی برای کشیدن پلیمرهای باردار تا قطر الیاف حدود صد نانومتر استفاده می ‌کند.

محققان از مدل‌سازی رسوب ذوب شده (FDM) برای چاپ یک لایه زیرلایه متشکل از پلی‌کاپرولاکتون (PCL)، استفاده کردند که با استفاده از پلاسمای اکسیژن فعال می ‌شد تا جذب آب بیشتری داشته باشد. سپس محققان الیاف رطوبت سنجی الکتروریسی شده متشکل از یک پوسته پلی اتیلن اکسید و یک هسته نانوکریستال سلولز را به زیرلایه اضافه کردند.

در آزمایش، ربات نرم یک نمونه خاک را کاوش کرد و شکل آن را برای تعامل با زبری و شکاف آن تطبیق داد. گفتنی است که این ربات در عمل بسیار کارآمد بود و می توانست حدود ۱۰۰ برابر وزن خود را بلند کند.

به گفته محققان، این دستگاه جدید راه جدیدی برای نظارت بر سیاره زمین و بدون مزاحمت ارائه می دهد. مازولای گفت: با این تحقیقات اخیر، ما بیش از پیش ثابت کردیم که امکان ایجاد راه حل های نوآورانه ای وجود دارد که نه تنها هدفشان نظارت بر رفاه سیاره زمین است، بلکه این کار را بدون تغییر آن انجام می دهد.

به گزارش سیناپرس، لوکا چکینی (Luca Cecchini) پژوهشگر ارشد این مطالعه گفت: این ربات‌های زیست تخریب‌پذیر و مستقل از انرژی به عنوان ابزارهای بی ‌سیم و بدون باتری برای اکتشاف و پایش خاک سطحی استفاده خواهند شد. این رویکرد به ما این امکان را می ‌دهد که ابزارهای کم ‌هزینه ‌ای ایجاد کنیم که می‌ توانند برای جمع‌ آوری داده‌های مشخص با وضوح مکانی و زمانی بالا، به‌ ویژه در مناطق دورافتاده که هیچ داده نظارتی در دسترس نیست، استفاده شوند.

شرح کامل این مطالعه در مجله Advanced Science منتشر شده است.

مترجم: مهدی فلاحی پناه

No tags for this post.