Ερευνητές από το Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Λωζάνης (EPFL) δημιούργησαν έναν ρομποτικό ελέφαντα χρησιμοποιώντας μια τρισδιάστατα εκτυπώσιμη δομή πλέγματος.
Χρησιμοποιώντας έναν απλό αφρό, η δομή καταφέρνει να αναπαράγει όλη την ποικιλομορφία των βιολογικών ιστών- από έναν εύκαμπτο κορμό έως ένα άκαμπτο οστό, αναφέρει το EPFL σε ανακοίνωσή του.
Είναι εξαιρετικά δύσκολο να αναπαραχθεί η μυοσκελετική ποικιλομορφία στη ρομποτική. Η ομάδα του EPFL με επικεφαλής την Τζόσι Χιουζ αντιμετώπισε αυτό το πρόβλημα αναπτύσσοντας μια δομή πλέγματος που συνδυάζει την ποικιλομορφία των βιολογικών ιστών με τον ρομποτικό έλεγχο και την ακρίβεια.
Το πλέγμα, κατασκευασμένο από απλό αφρώδες υλικό, αποτελείται από μεμονωμένες μονάδες, ή κελιά, που μπορούν να προγραμματιστούν ώστε να παίρνουν διάφορα σχήματα και θέσεις. Τα κελιά μπορούν να υποστούν περισσότερες από ένα εκατομμύριο διαφορετικές διαμορφώσεις και να συνδυαστούν ώστε να παράγουν άπειρες γεωμετρικές παραλλαγές.
“Χρησιμοποιήσαμε την προγραμματιζόμενη τεχνική μας για να κατασκευάσουμε ένα μυοσκελετικό ρομπότ- ελέφαντα με μαλακό κορμό που μπορεί να στρίβει, να λυγίζει και να περιστρέφεται, καθώς και πιο άκαμπτες αρθρώσεις ισχίου, γονάτου και ποδιού”, εξηγεί ο μεταδιδακτορικός ερευνητής Qinghua Guan στο δελτίο Τύπου.
Εκτός από τη διαμόρφωση του σχήματος κάθε κυττάρου, οι επιστήμονες μπορούν επίσης να προγραμματίσουν τη θέση τους στο πλέγμα. Αυτή η δεύτερη διάσταση του προγραμματισμού τους επιτρέπει να περιστρέφουν και να μετακινούν κάθε κύτταρο κατά μήκος του άξονά του.
Τα κύτταρα μπορούν ακόμη και να τοποθετηθούν το ένα πάνω στο άλλο για να δημιουργήσουν εντελώς νέους συνδυασμούς, δίνοντας στο προκύπτον πλέγμα ένα ακόμη ευρύτερο φάσμα μηχανικών ιδιοτήτων. Ένας κύβος πλέγματος με τέσσερα επάλληλα κύτταρα μπορεί να παργει περίπου 4 εκατομμύρια πιθανές διαμορφώσεις.
Για την κατασκευή του μοντέλου, η δυνατότητα διπλού προγραμματισμού επέτρεψε τη δημιουργία διαφορετικών τύπων “ιστών”, όπως μιας ολισθαίνουσας επίπεδης άρθρωσης (παρόμοιας με εκείνη στα μικρά οστά της πατούσας), μιας μονοαξονικής άρθρωσης για κάμψη (στο γόνατο) και μιας διαξονικής άρθρωσης με αμφίδρομη κάμψη (στα δάχτυλα των ποδιών).
Η ομάδα μπόρεσε επίσης να αναπαράγει την πολύπλοκη κίνηση του μυώδους κορμού του ελέφαντα σχεδιάζοντας ξεχωριστά τμήματα πλέγματος αφιερωμένα στις στροφικές, καμπτικές και περιστροφικές κινήσεις, διατηρώντας παράλληλα ομαλές και συνεχείς μεταβάσεις μεταξύ τους, σύμφωνα με την εργασία αυτή που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science Advances.
“Όπως συμβαίνει και με τις κυψέλες, το πλέγμα παρουσιάζει εξαιρετικά υψηλή αντοχή, γεγονός που επιτρέπει την κατασκευή πολύ ελαφριών και αποδοτικών ρομπότ. Η ανοιχτή δομή του αφρώδους υλικού το καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλο για κίνηση μέσα σε υγρά περιβάλλοντα, ενώ ταυτόχρονα διευκολύνει την ενσωμάτωση άλλων υλικών, όπως αισθητήρων, προσθέτοντας έτσι επιπλέον ‘νοημοσύνη’ στη δομή” δηλωσε η Χιουζ.
Μετάφραση από τα γαλλικά από DeepL/dos από την ΕΡΤ
