دانشمندان با الهام از اختاپوس یک دستکش ساخته اند که به کاربران امکان می دهد اشیای زیر آب را بگیرند تا کمک شایانی به غواصان امداد و نجات باشد.
به گزارش ایسنا به نقل از دیلی میل، آیا تابحال برایتان پیش آمده که گرفتن چیزی در زیر آب دشوار باشد و مدام از دست تان لیز بخورد و رها شود؟
اکنون دانشمندان به راه حلی برای نگه داشتن اشیاء زیر آب رسیده اند. محققان در مؤسسه "ویرجینیا تک" (Virginia Tech) دستکشی ساخته اند که به غواصان امکان می دهد در هنگام نجات افراد در حال غرق شدن، ابزار مناسبی داشته باشند.
در ساخت این دستکش اختاپوسی از اندام اختاپوس الهام گرفته شده است و با مکنده های رباتیک مجهز به حسگرهایی پوشانده شده است که میتوانند میزان فاصله یک شی با خود را تشخیص دهند. هنگامی که حسگرها یک سطح نزدیک را تشخیص می دهند ، سیگنالی را به کنترل کننده می فرستند که چسبندگی مکنده ها را فعال می کند.
محققان امیدوارند که این دستکش بتواند برای عملیات های زیر آب که به لمس ظریف نیاز است، استفاده شود.
انسان ها بطور طبیعی برای کار در زیر آب تکامل نیافته اند، به همین دلیل است که عینک ها و لباس‌های شنا و غواصی اختراع شده اند. پوست لغزنده دستان ما نیز از این قاعده مستثنی نیست.
غواصان امداد و نجات، باستان شناسان زیر آب، مهندسان پل و خدمه نجات، همگی برای انجام کارهای خود به داشتن کنترل خوب متکی هستند. بنابراین گاهی نیاز است که برای جبران لغزندگی دست ها، خود را به ابزاری مجهز کنید که می تواند عملیات موردنظر را کارآمدتر کند.
" مایکل بارتلت"، استادیار مهندسی مکانیک در مؤسسه"ویرجینیا تک" می گوید: زمان های حساسی وجود دارد که این قابلیت به یک مسأله مهم و حیاتی تبدیل می شود. طبیعت راه حل های عالی را در اختیار ما گذاشته است، بنابراین تیم ما برای ایده گرفتن به دنیای طبیعی نگاه کرد و اختاپوس یک منبع الهام آشکار بود.
یک اختاپوس دارای هشت بازوی بلند است که قادر است اشیا را با هر نوع سطحی که دارند، در زیر آب به خوبی در اختیار بگیرد. به همین دلیل است که ما به آن هشت‌پا می گوییم.
بازوهای اختاپوس با مکنده هایی پوشیده شده اند که توسط سیستم عضلانی و عصبی این حیوان آبزی کنترل می شود. پس از این که لبه بیرونی پهن مکنده های بازوی اختاپوس با یک جسم برخورد کند و به آن بچسبد، اختاپوس می تواند از ماهیچه های خود برای انقباض یا شل کردن ناحیه پشت لبه برای افزایش یا آزاد کردن فشار استفاده کند.
هنگامی که بسياري از مکنده ها درگیر می شوند، یک پیوند چسبنده قوی ایجاد می شود که به سختی میتوان از آن گریخت.
"بارتلت" می گوید: وقتی به اختاپوس نگاه می کنیم، چسبندگی بازوهای آن خودنمایی می کند و این حیوان به سرعت در صورت نیاز این قابلیت خود را فعال و غیرفعال می کند.
وی افزود: چیزی که بسیار جالب است این است که اختاپوس با پردازش اطلاعات از حسگرهای شیمیایی و مکانیکی مختلف خود، بیش از ۲۰۰۰ مکنده را در هشت بازویش کنترل می کند. اختاپوس واقعاً قابلیت تنظیم چسبندگی، حس و کنترل را برای در اختیار گرفتن اشیاء زیر آب گردهم می آورد.
اکنون محققان تیم آزمایشگاه مواد و سازه های نرم "ویرجینیا تک"، مکنده های مخصوص خود را ساخته اند که دارای ساقه های لاستیکی سازگار با غشاهای نرم است.
این مکنده ها بگونه ای طراحی شده اند که درست مانند اختاپوس در طبیعت به سطوح مسطح، منحنی، صاف و ناهموار روی اشیاء با اشکال و اندازه های مختلف با فشار کم می چسبند.
"اریک مارکویکا" از دانشگاه "نبراسکا- لینکلن" سپس مجموعه ای از حسگرهای مجاورت نوری میکرو- لیدار را به آن اضافه کرد که میزان نزدیکی یک جسم را تشخیص می دهند.
سپس مکنده ها و حسگرهای لیدار (LIDAR) از طریق یک ریزکنترل کننده به هم متصل شدند و بدین ترتیب سیستم عصبی و عضلانی یک اختاپوس شبيه سازي شد.
"بارتلت" می گوید: با ادغام مواد چسبنده نرم و واکنش پذیر با وسایل الکترونیکی می توانیم اشیای مختلف را بدون فشار آوردن به آنها در دست بگیریم. این کار با اجسام خیس یا زیر آب بسیار ساده تر و طبیعی تر انجام می شود، چرا که لوازم الکترونیکی تعبیه شده در این دستکش می توانند به سرعت چسبندگی را فعال و غیرفعال کنند.
او ادامه داد: فقط کافی است دست خود را به سمت یک شیء حرکت دهید و دستکش باقی کار را برای در اختیار گرفتن آن انجام می دهد. این کار حتی بدون نیاز به فشردن هیچ دکمه ای توسط کاربر انجام می شود.
پس از اینکه مکنده ها به دستکش متصل شدند، مهندسان آنها را تنها با استفاده از یک حسگر بر روی اجسام ظریف و سبک آزمایش کردند. آنها دریافتند که این مکنده ها میتوانند به سرعت اجسام مسطح، اسباب بازی های فلزی، سیلندرها، قاشق و یک توپ هیدروژل فوق نرم را بلند کرده و رها کنند.
پس از تنظیم مجدد شبکه حسگرها برای استفاده از تمام حسگرها برای تشخیص اشیا، دستکش همچنین قادر به گرفتن اجسام بزرگتر مانند بشقاب، جعبه و کاسه شد.
در نهایت، اجسام مسطح، استوانه ای، محدب و کروی که از مواد سخت یا نرم تشکیل شده اند، حتی هنگامی که کاربران با بستن دست های خود، شیء را نمی گیرند، به دستکش چسبیده و بلند می شوند.
"راوی توتیکا" از محققان این پروژه گفت: این قابلیت ها از در اختیار گرفتن ، حس کردن و کنترل پیشرفته اختاپوس ها تقلید می کنند و بستری را برای پوست های چسبنده مصنوعی زیر آب فراهم می کنند که می توانند به طور قابل اعتماد اجسام مختلف زیر آب را در اختیار بگیرند. این مطمئناً گامی در جهت درست است، اما چیزهای زيادي برای ما وجود دارد که باید برای رسیدن به توانایی های کامل طبیعت یاد بگیریم.
محققان امیدوارند در آینده این دستکش در صنعت رباتیک زیر آب، فناوری های امداد و نجات و مراقبت های بهداشتی نقش داشته باشد.
این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.
- 9
- 4
