ساخت یک میکروربات با الهام از دینامیک بال سوسک کرگدنی/ ویدئو

به گزارش تک اکسپلور، دینامیک‌های بال گونه‌های حیوانات پرنده الهام بخش چند سامانه رباتیک پرنده بوده است. در حالی که پرندگان و خفاش‌ها با استفاده از نیروی تولید شده توسط عضلات سینه و بال، بال های خود را تکان می‌دهند، شناخت کمی از فرایندهای دخیل در حرکت بال بسیاری از حشرات وجود دارد.

دراین حال محققان در «مدرسه فدرال پلی‌تکنیک لوزان» سوئیس و دانشگاه «کونکاک» کره جنوبی در این زمینه تحقیق کردند که حشرات گیاهخوار موسوم به سوسک کرگدنی (rhinoceros beetles) چگونه بال های خود را به کار می‌گیرند و جمع می‌کنند.

سپس یافته‌های آنها در این تحقیق که در مقاله‌ای در نشریه «نیچر» منتشر شده است، برای ساخت یک میکروربات بال‌زننده جدید استفاده شد. این ریزربات جدید می‌تواند بی اختیار (passively) و بدون نیاز به فعال‌کننده‌ها (actuators)، بال‌های خود را باز و بسته کند.

«هوانگ - وو فان» مولف اصلی این مقاله گفت: این اعتقاد وجود دارد که حشرات از جمله سوسک‌ها همانند پرندگان و خفاش‌ها از عضلات قفسه سینه برای باز کردن و به کارگیری فعالانه و بستن بال های خود استفاده می‌کنند. اما روش‌های ثبت یا نظارت بر فعالیت عضلانی هنوز مشخص نمی‌کند سوسک‌ها از چه عضلاتی برای باز و بسته کردن بال‌های خود استفاده می‌کنند همچنین نمی‌توانند چگونگی انجام این کار را توضیح دهند.

بال‌های عقبی سوسک‌ها شبیه به ساختارهای اریگامی قابل تا شدن هستند و می‌توانند در زمان استراحت دقیق تا و زیر لایه پوششی بال (elytra) جمع بشوند و در زمان پرواز نیز بطور بی‌اختیار باز بشوند. ازاین رو بسیاری از مطالعات قبلی با هدف تقلید از دینامیک بال‌های سوسک در ربات‌ها، از ساختارهای اریگامی مانند استفاده کردند بدون اینکه توجه کافی به حرکات در پایه بال‌های عقبی داشته باشند.

فان توضیح داد: این تحقیق در ادامه کار قبلی من است که سال ۲۰۲۰ در نشریه نیچر منتشر شد که ما در آنجا عملکرد جذب کننده شوک را در بال‌های عقبی سوسک‌های کرگدنی در برخوردهای زمان پرواز کشف کردیم. وی در بررسی‌های خود درباره سوسک‌های کرگدنی مشاهده کرد این حشرات می‌توانند از پوشش بال خود و نیروهای بال زدن خود برای بکار گیری بی‌اختیار بال های عقبی برای پرواز استفاده کنند. در پایان پرواز هم از پوشش بال برای جمع کردن بال‌های عقبی استفاده می‌کنند و هر دوی این کارها در ماهیت خود غیرارادی هستند و در بر دارنده استفاده از عضلات قفسه سینه نیستند.

وی گفت: ما با اجرای این مکانیسم غیرارادی در ربات‌های بال زننده برای اولین بار نشان دادیم که بر خلاف ربات‌های بال‌دار فعلی که بالهای خود را در شکلی کاملا گشوده نگاه می‌دارند، ربات ما می‌تواند در زمان استراحت بال خود را در امتداد بدن جمع کند و غیرارادی از بال‌های خود برای پرواز استفاده کند.

این محققان از یافته‌های خود برای ساخت یک ریزربات ۱۸ گرمی بال‌دار استفاده کردند. این یافته‌ها موجب ساخت رباتی با شباهت بیشتر به حشرات شده است. این کار موجب کاهش احتمال آسیب دیدن ربات و تقویت قابلیت تحرک ربات در مکان‌های تنگ و باریک میشود.