خبر یزد - زومیت / دانشمندان با الهام از حشرات آب‌پیما، رباتی ساخته‌اند که روی سطح آب سر می‌خورد و می‌تواند آینده‌ی عملیات نجات و کاوش‌های فضایی را متحول کند.
در دنیای امروز، ربات‌ها می‌توانند کارهای شگفت‌انگیزی انجام دهند: از سرو پیتزا و خزیدن روی سیارات بیگانه گرفته تا شناکردن مانند اختاپوس‌ها و عروس‌های دریایی، تقلید رفتار انسان‌ها و حتی انجام عمل جراحی. اما آیا آن‌ها می‌توانند روی آب راه بروند؟
بازار ![]()
دانشمندان با الهام از حشرات نیمه‌آبزی راگوولیا که با عنوان «آب‌پیمایان» نیز شناخته می‌شوند، ربات کوچکی به نام «راگوبات» ساخته‌اند که می‌تواند با شبیه‌سازی سازگاری تکاملی هم‌نوعان طبیعی خود، روی جریان‌های سریع آب سر بخورد.
حشرات خانواده راگوولیا برخلاف دیگر گونه‌های حشرات آب‌پیما، درانتهای پایاهای میانی خود زائده‌های بادبزنی‌شکلی دارند که به‌طور غیرفعال و بسته به حرکت آب در زیرشان، باز و بسته می‌شوند. به همین دلیل به‌نظر می‌آید که آن‌ها بدون هیچ تلاشی روی سطح آب سر می‌خورند.
راگوبات می‌تواند برای مأموریت‌های جستجو و نجات در زمان سیل به کار گرفته شود
ویکتور اورتگا خیمنز، زیست‌شناس در دانشگاه کالیفرنیا برکلی، مجذوب این موضوع شد که چگونه چنین حشرات کوچکی می‌توانند روی آب شتاب بگیرند، جهتشان را به سرعت تغییر و مانورهای دیگر انجام دهند؛ گویی روی سطح مایع درحال پرواز هستند. او در مطالعه‌ای تازه به شرح جزئیات این کشف پرداخته است:
زائده‌های بادبزنی راگوولیا به‌عنوان الگویی الهام‌بخش برای ساخت پروانه‌های مصنوعی با توانایی تغییر شکل خودکار عمل می‌کند و اطلاعاتی درمورد شکل و عملکرد زیستی آن‌ها ارائه می‌دهد. چنین پیکربندی‌هایی تا حد زیاد در ربات‌های نیمه‌آبزی ناشناخته هستند.
تیم خیمنز پس از پنج سال پژوهش دریافت که برخلاف تصور رایج، زائده‌های بادبزنی در پاهای میانی حشره به‌وسیله عضله تحت کنترل و تغییر شکل قرار نمی‌گیرند، بلکه به‌طور خودکار و غیرفعال در واکنش به کشش سطحی آب و نیروهای کشسانی، باز و بسته می‌شوند. این فرآیند که ده‌برابر سریع‌تر از چشمک‌زدن انسان است، به زائده‌های پای حشره امکان می‌دهد تا به‌محض تماس با آب، باز شوند و بسته به جریان آب، شکل خود را تغییر دهند.
زائده‌های بادبزنی راگوولیا با پوشش‌دادن سطحی گسترده متناسب با اندازه‌ی خود و حفظ شکلشان هنگام حرکت پاها، نیروی پیشران بسیار زیادی تولید می‌کنند. آن‌ها همچنین کارکردی دوگانه دارند: با وجود آنکه به‌اندازه‌ی کافی سخت و مقاوم‌اند تا هنگام بازشدن دچار تغییرشکل نشوند، درعین‌حال آن‌قدر انعطاف‌پذیر هستند که به‌سادگی جمع شوند و به چنگال بالایی بچسبند تا وقتی حشره خارج از آب است، مزاحم حرکتش نشوند. همچنین پاهای آب‌گریز این حشرات با دفع آب، از چسبیدن آب به پاها که می‌تواند باعث سنگین‌شدن حشرات شود، جلوگیری می‌کنند.
خیمنز و همکارانش زائده‌های بادبزنی را با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مشاهده کردند تا با ساختار دقیق حشرات آب‌پیما که قرار بود منبع الهام رباتشان باشد، آشنا شوند. پژوهشگران دریافتند که زائده‌های بادبزنی راگوولیا درواقع ساختارهایی متشکل از تعداد زیادی خار مسطح با خارچه‌های ریز هستند؛ چیزی که قبلاً درموردش اطلاعی نداشتند.
برای آزمایش یافته‌ها، نمونه‌های مصنوعی از زائده‌های بادبزنی ساخته و به پاهای میانی ربات راگوبات متصل شد. بادبزن‌ها مانند نمونه‌ی طبیعی، بدون نیاز به هیچ منبع انرژی اضافی، پس از تماس با آب باز و با خروج از آن بسته می‌شوند. در آزمایش مقایسه‌ای، راگوبات در برابر ربات دیگری که از مکانیزم‌های رایج استفاده می‌کرد، قرار گرفت. نتیجه نشان داد که راگوبات با همان میزان انرژی، مسافت بیشتری را می‌پیماید و مانورهای سریع‌تر و دقیق‌تری دارد؛ زیرا به‌لطف بادبزن‌هایش برتری چشمگیری در تولید نیروی پیشران و ترمز سریع دارد.
فناوری نوین راگوبات، مرزهای جدیدی را در دنیای رباتیک باز می‌کند. در حالی که ربات‌های دوزیست فعلی معمولاً از پدهای بزرگ پارومانند یا پاهای نازک آب‌گریز با قابلیت‌های محدود استفاده می‌کنند، راگوبات راه‌حلی کارآمدتر ارائه می‌دهد. در آینده، این ربات‌ها می‌توانند برای نظارت محیطی در آب‌های طوفانی یا حتی در قالب گروهی برای مأموریت‌های جستجو و نجات در زمان سیل به کار گرفته شوند. بلندپروازانه‌ترین کاربرد این فناوری، کاوش در محیط‌های فرازمینی، مانند اقیانوس‌های متان در قمر تایتان زحل است؛ جایی که ربات‌های کوچک و چابک می‌توانند اکتشافات بزرگی را رقم بزنند.
پژوهش در نشریه ساینس منتشر شده است.