تماشا کنید: پرش روبات حشره‌ای معلق روی آب با استفاده از قابلیت کشش سطحی

محققان انستیتو Wyss دانشگاه هاروارد در زمینه‌ی مهندسی بیولوژیکی الهام گرفته شده از حشرات کارنامه‌ی موفقی دارند، بطوریکه این گروه موفق شده تا کنون روبات‌هایی را با الگوبرداری از حشرات ایجاد کنند. حال در آخرین مورد، این گروه با همکاری محققانی از دانشگاه ملی سئول در کره‌ی جنوبی روباتی را ایجاد کرده‌اند که قادر است روی آب شناور مانده و بدون غرق شدن در آب پرش کند.

دانشمندان برای درک ساز و کار نشستن و پرش حشرات، به فیلم‌برداری و مطالعه‌ی تیره‌ای از بندپایان پرداخته‌اند که دراصلاح به آن‌ها آب پیمایان اطلاق می‌شود. جی سونگ کوه به همراه همکارانش در دانشگاه ملی سئول با فیلمبرداری از این حشرات به مطالعه دقیق حرکات و ارگونومی بدن این موجودات پرداخته‌اند که نتیجه‌ی آن ساخت روباتی است که قادر است همین با انجام حرکات مشابه روی آب بصورت معلق قرار گرفته و همچنین با تغییر حالت بدون غرق شدن در آب به سمت بالا پرش کند.

آب پیمایان نوعی از بند پایان نیمه آبزی هستند که بیش از هر موجود دیگری در این تحقیق مورد مطالعه قرار گرفته است. از جمله‌ی ویژگی‌های این موجودات بهره‌گیری از توده‌ی بدن بسیار سبک در کنار پاهای آب گریز است. آب پیمایان زمانی که می‌خواهند از سطح آب جدا شوند، نیرویی را در محور عمودی تولید می‌کنند که با توجه شتاب انتقال این نیرو، بیش از آنکه وارد آب شوند، به سمت بالا جهش می‌کنند.

دانشمندان موفق شده‌اند با آنالیز حرکت خیزشی آب پیمایان رمز غرق نشدن این موجودات در زمان بلند شدن از روی سطح آب را درک کنند. براساس اطلاعات ارائه شده این موجوادت در زمان جهش قسمت‌هایی از پای خود را که در تماس با آب است به سمت درون پا خم می‌کنند که همین موضوع باعث می‌شود ت نیروی وارد شدن برای پرش از نیروی مورد نیاز بر فرو رفتن در آب کمتر باشد، پس در نتیجه اب پیمایان می‌توانند بدون فرو رفتن در آب با انتقال انرژی در جهت عکس به سمت بالا پرواز کنند. دانشمندان با محاسبه‌ی نیروی وارد شده میزان دقیق آن را ۱۴۴ میلی نیوتن بر متر عنوان کرده‌اند.

همچنین باید به نقش پاهای بلند آب پیمایان نیز اشاره کرد. این موجودات با بهره‌گیری از پاهای بلندشان به یکباره به سرعت خوداضافه می‌کنند و از این‌رو آب توانایی واکنش در برابر این سرعت را نداشته و در نتیجه تماس خود را با پاها از دست می‌دهد. آب پیمایان قادرند روی آب به همان اندازه‌ای که روی سطح خشک جهش می‌کنند، بپرند.

دانشمندان با گردآوری اطلاعات مورد نیاز خود موفق شده‌اند تا نمونه‌ی روباتیکی از موجودات مورد اشاره را تولید کنند. این روبات وزنی ۴۸ میلی گرمی دارد و به خوبی حرکت آب پیمایان را در زمان قرار گرفتن روی آب و جهش تکرار می‌کند. محققان برای تامین نیروی مورد نیاز در هنگان جهش از مکانیزم ایجاد گشتاور به طریق منجنیق معکوس استفاده می‌کنند. این روبات می‌تواند ۱۶ برابر وزن خود نیرو وارد کند، بدون این که سطح آب بشکند و روبات در آن غرق شود.

دانشمندان به این موضوع اشاره کرده‌اند که اصلی‌ترین نکته در زمان جهش، استفاده از حداکثر نیروی ممکن برای بالا رفتن با در نظر گرفتن عدم عبور از آستانه‌ی گذر از نیروی کشش سطحی آب است.  نمونه‌ی روباتیکی نیز همچون نمونه‌ی بیولوژیک در زمان جهش پاهای خود را به سمت داخل خم می‌کند تا بتواند به بهینه‌ترین شکل ممکن به سمت بالا حرکت کند.

نظر شما در این خصوص چیست؟ به نظر شما از این روبات‌ها می‌توان در چه زمینه‌هایی استفاده کرد؟