ساخت ربات حشره به کمک آلیاژهای حافظه‌دار شکلی

دو ربات حشره‌ شکل، در دانشگاه ایالتی واشنگتن ساخته شده‌اند. این دو ربات کوچک‌ترین، سبک‌ترین و سریع‌ترین ربات‌های کاملاً کاربردی هستند که تاکنون ساخته شده‌اند.

چنین رات‌های مینیاتوری روزی می‌توانند برای کارهایی مانند گرده افشانی مصنوعی، جستجو و نجات، نظارت بر محیط زیست و یا ربات‌های دستیار جراحی مورد استفاده قرار گیرند. در جلسه کنفرانس بین‌المللی ربات‌ها و سیستم‌های هوشمند انجمن رباتیک بیان شد که یکی از ربات حشره‌ها با نام مینی باگ 8 میلی‌گرم وزن دارد و ربات حشره دیگر با نام واتراسترایدر 55 میلی‌گرم وزن دارد. هر دو ربات حشره می‌توانند در حدود شش میلی‌متر در ثانیه حرکت کنند.

کانر تریگستاد، دانشجوی دکتری در دانشکده مهندسی مکانیک و مواد و نویسنده اصلی این پژوهش گفت: «این میکرو‌‌‌ ربات‌ها در مقایسه با سایر میکرو ربات‌ها در این مقیاس سریع هستند، اما هنوز از بستگان بیولوژیکی خود عقب‌ترند.» یک مورچه معمولاً تا پنج میلی گرم وزن دارد و می‌تواند تقریباً یک متر در ثانیه حرکت کند.

این ربات‌های کوچک توسط سیستم‌های حرکتی بسیار ریز حرکت می‌کنند.

تریگستاد از یک تکنیک ساخت جدید برای کوچک کردن سیستم حرکتی تا کمتر از یک میلی گرم استفاده کرده، این کوچکترین سیستم حرکتی است که تا به حال ساخته شده است.

در سیستم حرکتی این ربات‌های ریز از ماده‌ای به نام آلیاژ حافظه‌دار شکلی استفاده می‌شود که می‌توانند بعد از گرم شدن، شکل خود را تغییر دهند. این آلیاژها دسته‌ای از مواد هوشمند هستند که می‌تواند شکل اولیه‌ خود را به خاطر بسپارند و سپس به شکل اولیه خود باز گردند. برخلاف موتورهای معمولی که  ربات‌ها را حرکت می‌دهند، این آلیاژها هیچ قسمت متحرک یا اجزای چرخان ندارند.

آلیاژهای حافظه‌دار شکلی معمولاً برای حرکت ربات‌ها در مقیاس بزرگ استفاده نمی‌شوند زیرا بسیار کند هستند. با این حال، در مورد ربات‌های بسیار ریز، سیستم حرکتی از دو سیم آلیاژ حافظه‌دار کوچک با قطر 1/1000 اینچ ساخته شده‌اند. با مقدار کمی جریان، سیم‌ها را می‌توان به راحتی گرم و خنک کرد و به ربات‌ها اجازه داد تا باله‌های خود را تکان یا پاهای خود را تا ۴۰ بار در ثانیه حرکت دهند. در آزمایشات اولیه، سیستم حرکتی همچنین قادر بود بیش از 150 برابر وزن خود را بلند کند.

در مقایسه با سایر فناوری‌هایی که برای حرکت ربات‌ها استفاده می‌شود، فناوری آلیاژهای حافظه‌دار شکلی (SMA) تنها به مقدار بسیار کمی برق یا حرارت برای حرکت نیاز دارند.

تریگستاد گفت: «فناوری آلیاژهای حافظه دار شکلی به سیستم‌ بسیار ساده‌تری برای تامین انرژی نیاز دارد.»

محققان مایلند از یک حشره دیگر کپی کنند و یک ربات حشره از نوع واتر استرایدر بسازند که می‌تواند در بالای سطح آب و همچنین درست زیر آن حرکت کند. آنها همچنین در حال کار بر روی استفاده از باتری‌های کوچک یا احتراق کاتالیزوری هستند تا ربات‌های خود را کاملاً مستقل و جدا از منبع تغذیه کنند.