به نقل از «عصر ایران»

دانشگاه ام‌آی‌تی و معرفی ربات ارزشمند کرم شب تاب! (+فیلم و عکس)

تاریخ انتشار: ۵ تیر ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۵۳۳۶۴۳۵

عصر ایران - دانشمندان دانشگاه ام‌آی‌تی – متشکل از سوهان کیم، یی هسوان هسیائو، یوفان چن، جی مائو، و یوفنگ چن – کرم شب تاب رباتیکی را توسعه داده اند که می تواند از طریق چراغ های چشمک زن و ویژگی های ردیابی حرکت خود به ماموریت های جستجو و نجات کمک کند.

کد ویدیو دانلود فیلم اصلی ربات هایی با الهام از طبیعت

تیم دانشگاه ام‌آی‌تی طراحی خود را با الهام از کرم های شب تاب شکل داده و ماهیچه های مصنوعی الکترولومینسانس و نرم را برای این ربات های ریز جثه ساخته اند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

ماهیچه هایی که دانشمندان به بال های حشرات رباتیک خود افزوده اند، طی پرواز نور رنگی منتشر می کند و این درخشش امکان برقراری ارتباط ربات ها با یکدیگر را فراهم می کند.

تیم دانشگاه ام‌آی‌تی معتقدند که اگر این حشرات نورانی رباتیک عازم ماموریت جستجو و نجات در ساختمانی فرو ریخته شوند، رباتی که بازمانده ها را یافته می تواند از نور خود برای ارسال سیگنال به دیگران و درخواست کمک استفاده کند.

وزن این ربات های پرنده کمی بیشتر از یک گیره کاغذ است که در ابتدا به عنوان یک نگرانی تلقی می شد زیرا به معنای آن بود که شاید نتوانند حسگرها را حمل کنند. مساله مهم دیگر برای پژوهشگران این بود که ربات ها باید با استفاده از دوربین های فروسرخ حجیم که در فضای باز به خوبی کار نمی کنند، ردیابی شوند. اکنون، پژوهشگران نشان داده اند که می توان ربات ها را با استفاده از نوری که منتشر می کنند و فقط با کمک سه دوربین گوشی هوشمند به دقت ردیابی کرد.

دانشمندان قبلا تکنیکی را برای ساخت ماهیچه های مصنوعی که بال های ربات را تکان می دهند، ابداع کرده بودند. این ماهیچه های مصنوعی از الاستومر، مانند لاستیک و الکترود نانولوله کربنی ساخته شده اند. سپس، آنها را به شکل استوانه رول کردند تا فرایند تکمیل شود.

زمانی که ولتاژی به استوانه اعمال می شود، الاستومر توسط الکترودها فشرده می شود و فشار مکانیکی بال را تکان می دهد. برای درخشش ماهیچه مصنوعی، تیم دانشگاه ام‌آی‌تی از ذرات سولفات روی الکترولومینسانس استفاده کردند. اما ساخت این ربات های کوچک بدون چالش نبود.

ربات های شب تاب و انتشار نور  

برای شروع، پژوهشگران نیاز به ساخت الکترودی داشتند که نور را مسدود نکند. این کار با استفاده از نانولوله های کربنی فوق شفاف که تنها چند نانومتر ضخامت داشته و اجازه عبور نور را می دهند، انجام شد. با این وجود، ذرات روی تنها زمانی روشن می شوند که در معرض یک میدان الکتریکی بسیار قدرتمند و با فرکانس بالا قرار گیرند. این میدان الکتریکی الکترون های ذرات روی را تحریک کرده و سپس فوتون ها، ذرات زیراتمی نور، منتشر می شوند.

پژوهشگران از ولتاژ بالا برای ایجاد یک میدان الکتریکی قوی در فعال کننده نرم استفاده کرده و سپس ربات را با یک فرکانس بالا هدایت کردند تا ذرات روشن شوند. پژوهشگران به هیچ گونه فعال کننده، سیم کشی یا هر چیز اضافه دیگر نیاز نداشتند و تنها حدود سه درصد انرژی بیشتر برای درخشش نور نیاز بود زیرا آنها از میدان الکتریکی در فرکانسی مورد نیاز برای پرواز ربات ها استفاده کردند.

پژوهشگران دریافتند که افزودن ذرات روی به فعال کننده کیفیت آن را کاهش می دهد و موجب تجزیه راحت‌تر آن می شود. برای جبران هر گونه افت در نیروی خروجی، دانشمندان ذرات روی را تنها در لایه الاستومری بکار گرفته و آن لایه را چند میکرومتر ضخیم‌تر کردند. در شرایطی که این کار 2.5 درصد به وزن فعال کننده اضافه کرد، اما انتشار نور بدون آسیب رساندن به عملکرد پرواز صورت گرفت.

برنامه های آینده پس از کرم های شب تاب رباتیک

رنگ نور را می توان با تنظیم ترکیب شیمیایی ذرات روی تغییر داد. پژوهشگران ذرات سبز، نارنجی، و آبی را برای فعال کننده های ساخته شده ایجاد کردند. آنها همچنین فرآیند تولید را تغییر دادند تا فعال کننده ها بتوانند چند رنگ و نور طرح‌دار را منتشر کنند.

هر فعال کننده الکترولومینسانس به عنوان یک نشانگر فعال عمل می کند که با استفاده از دوربین های آی‌فون قابل ردیابی است. دوربین ها هر رنگ نور را شناسایی می کنند و یک برنامه رایانه ای موقعیت و وضعیت ربات را با استفاده از سامانه های تشخیص حرکت فروسرخ ثبت می کند.

در آینده، پژوهشگران قصد دارند این سامانه ردیابی حرکت را ارتقا داده تا ردیابی ربات ها در زمان واقعی صورت بگیرد. تیم پژوهشی روی استفاده از سیگنال های کنترل کار می کند تا ربات ها توانایی روشن و خاموش کردن نور حین پرواز را داشته و برقراری ارتباط آنها شباهت بیشتری به کرم های شب تاب واقعی به خود بگیرد. همچنین، این که الکترولومینسانس چگونه می تواند برخی ویژگی های این عضلات مصنوعی نرم را بهبود ببخشد در حال بررسی است.

منبع: عصر ایران

کلیدواژه: دانشگاه ام آی تی میدان الکتریکی فعال کننده شب تاب ذرات روی ربات ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.asriran.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «عصر ایران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۵۳۳۶۴۳۵ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

برای نابودی ویروس‌ها پنجره را باز کنید

پژوهشگران می‌گویند سطوح بالاتر کربن دی اکسید (CO۲) به این معنی است که ویروس‌ها طول عمر بیشتری خواهند داشت و افراد بیشتری را آلوده می‌کنند، بنابراین باز کردن پنجره می‌تواند یک راه موثر برای کم کردن ویروس‌های معلق در هوا باشد.

کربن دی اکسید یک عمل کلیدی برای بیشتر زنده ماندن ویروس‌های معلق در هوا و در نتیجه احتمال انتشار بیشتر آنهاست؛ بنابراین باز کردن پنجره می‌تواند یک راه علمی برای جلوگیری از انتشار ویروس‌های تنفسی نسبت به آنچه که در ابتدا پیش‌بینی شده بود، باشد.

به نقل از ان‌ای، با ظهور کووید-۱۹، جهان یاد گرفت که بودن در فضای نزدیک با فرد یا افراد دیگر چگونه می‌تواند خطر ابتلا به این ویروس را افزایش دهد.

اکنون تحقیقات جدید به رهبری پژوهشگران دانشگاه بریستول در بریتانیا یک پاسخی به این پرسش داده است که چگونه و چرا ویروس‌های تنفسی موجود در هوا برای مدت طولانی‌تری در فضا‌های بسته باقی می‌مانند. آنها می‌گویند پای کربن دی اکسید در میان است.

آلن هادرل، سرپرست و نویسنده ارشد این مطالعه و محقق ارشد علوم هواپخش در دانشکده شیمی دانشگاه بریستول می‌گوید: ما می‌دانستیم که ویروس عامل کووید-۱۹ موسوم به SARS-CoV-۲ مانند سایر ویروس‌ها، از طریق هوایی که تنفس می‌کنیم، پخش می‌شود، اما این مطالعه نشان‌دهنده پیشرفت بزرگی در درک ما از این است که دقیقاً چگونه و چرا این اتفاق می‌افتد و مهم‌تر اینکه چه کاری می‌توان برای متوقف کردن آن انجام داد.

کربن دی اکسید (CO۲) یک شاخص خوب برای سنجش تهویه در یک فضای داخلی است. تعداد افراد در یک اتاق بر غلظت CO۲ تأثیر می‌گذارد و از آنجایی که هم کربن دی اکسید و هم ویروس‌های تنفسی دیگر در هوای بازدمی وجود دارند، منطقی است که از غلظت CO۲ به عنوان شاخصی برای خطر انتقال ویروس استفاده شود.

در اینجا ما باید کمی عمیق‌تر به بررسی تنفس بپردازیم. PH بالای (قلیایی) بازدم ناشی از ترشحات تنفسی است که از آن منشاء می‌گیرد. به عنوان مثال، بزاق و مایع ریه حاوی سطوح بالایی از بی‌کربنات قلیایی هستند. pH قطرات خارج شده در تنفس با تبخیر بی‌کربنات به گاز CO۲ تغییر می‌کند، اما تحت تأثیر عواملی مانند رطوبت نسبی، اندازه قطرات و غلظت CO۲ در محیط قرار می‌گیرد.

از آنجایی که تصور می‌شود PH محرک عفونت‌پذیری ویروس‌های معلق در هوا باشد، پژوهشگران بررسی می‌کنند که آیا غلظت CO۲ محیط بر پایداری ویروس‌های موجود در هوا (هوا پایداری) و خطر انتقال آنها تأثیر می‌گذارد یا خیر.

در شرایط همه‌گیری کووید-۱۹ از مانیتور‌های سنجش CO۲ برای تخمین تهویه ساختمان استفاده شد. هوای معمولی خارج از منزل حاوی حدود ۴۰۰ قسمت در میلیون (ppm) کربن دی اکسید است. در فضا‌های داخلی معمولی و دارای تهویه مناسب، غلظت بین ۴۰۰ تا ۱۰۰۰ ppm است. در فضا‌های دارای تهویه ضعیف، غلظت CO۲ می‌تواند از ۲۰۰۰ ppm بیشتر شود و در محیط‌های شلوغ‌تر از ۵۰۰۰ ppm بالاتر رود.

پژوهشگران با تغییر غلظت CO۲ در هوا بین ۴۰۰ ppm و ۶۵۰۰ ppm، ارتباط بین غلظت CO۲ و مدت زمانی که ویروس‌های موجود در هوا عفونی می‌مانند را تأیید کردند.

در مقایسه با CO۲ معمولی جو که حدود ۵۰۰ ppm است، افزایش متوسط در CO۲ از ۴۰۰ ppm به ۸۰۰ ppm در محدوده یک اتاق با تهویه خوب منجر به افزایش قابل توجهی در هواپایداری ویروس برای همه سویه‌های ویروس SARS-CoV-۲ از جمله دلتا، بتا و اومیکرون پس از دو دقیقه شد. ضمن اینکه تفاوتی در میزان عفونت و سرایت‌پذیری بین ۸۰۰ و ۶۵۰۰ ppm مشاهده نشد.

افزایش غلظت CO۲ عمیقاً بر سرایت‌پذیری SARS-CoV-۲ در طول زمان تأثیر گذاشت. در مقایسه با هوای معمولی، زمانی که غلظت کربن دی اکسید ۳۰۰۰ ppm بود (مشابه غلظت یک اتاق شلوغ) ویروس‌ها پس از ۴۰ دقیقه تقریباً ۱۰ برابر بیشتر عفونی باقی ماندند.

هادرل می‌گوید: این رابطه روشن می‌کند که چرا رویداد‌های اَبَرپخش‌کننده ممکن است تحت شرایط خاصی رخ دهند. PH بالای قطرات بازدمی حاوی ویروس SARS-CoV-۲ احتمالاً عامل اصلی عفونت است. CO۲ هنگامی که با قطرات برهمکنش می‌کند مانند یک اسید عمل می‌کند. این باعث می‌شود که pH قطرات کمتر قلیایی شود و در نتیجه ویروس درون آنها با سرعت کمتری غیرفعال شود.

خوشبختانه توصیه پژوهشگران برای کاهش عفونت ویروسی یک توصیه ساده است.

هادرل می‌گوید: به همین دلیل است که باز کردن یک پنجره یک استراتژی کاهش موثر است، زیرا هم از نظر فیزیکی ویروس را از اتاق خارج می‌کند و هم باعث می‌شود قطرات هواپخش برای ویروس سمی‌تر شوند.

با توجه به تمرکز جهانی بر کاهش CO۲ جو که دانشمندان اقلیم پیش‌بینی می‌کنند در دهه‌های آینده به بیش از ۵۵۰ ppm افزایش یابد، پژوهشگران می‌گویند یافته‌های آنها پیامد‌های گسترده‌تری دارد.

هادرل می‌گوید: بنابراین، این یافته‌ها پیامد‌های گسترده‌تری نه تنها در درک ما از انتقال ویروس‌های تنفسی، بلکه اینکه چگونه تغییرات در محیط ما ممکن است احتمال همه‌گیری‌های آینده را تشدید کند، دارد.

وی افزود: داده‌های مطالعه ما نشان می‌دهد که افزایش سطح CO۲ در جو می‌تواند با افزایش قابلیت انتقال سایر ویروس‌های تنفسی از طریق افزایش مدت زمانی که آنها در هوا عفونی می‌مانند، همزمان باشد.

این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.

باشگاه خبرنگاران جوان علمی پزشکی کلينيک