ابداع دستکش «اختاپوسی» برای گرفتن اشیا در زیر آب

دانشمندان با الهام از اختاپوس یک دستکش ساخته‌اند که به کاربران امکان می‌دهد اشیای زیر آب را بگیرند تا کمک شایانی به غواصان امداد و نجات باشد.

به گزارش هفت‌گرد و به نقل از دیلی‌میل، آیا تا به حال برای‎‌تان پیش آمده که گرفتن چیزی در زیر آب دشوار باشد و مدام از دست‌تان لیز بخورد و رها شود؟

اکنون دانشمندان به راه حلی برای نگه داشتن اشیاء زیر آب رسیده‌اند. محققان در موسسه “ویرجینیا تک”(Virginia Tech) دستکشی ساخته‌اند که به غواصان امکان می‌دهد در هنگام نجات افراد در حال غرق شدن، ابزار مناسبی داشته باشند.

در ساخت این دستکش اختاپوسی از اندام اختاپوس الهام گرفته شده است و با مکنده‌های رباتیک مجهز به حسگرهایی پوشانده شده است که می‌توانند میزان فاصله یک شی با خود را تشخیص دهند. هنگامی که حسگرها یک سطح نزدیک را تشخیص می‌دهند، سیگنالی را به کنترل کننده می‌فرستند که چسبندگی مکنده‌ها را فعال می‌کند.

محققان امیدوارند که این دستکش بتواند برای عملیات‌های زیر آب که به لمس ظریف نیاز است، استفاده شود.

انسان‌ها به‌طور طبیعی برای کار در زیر آب تکامل نیافته‌اند، به همین دلیل است که عینک‌ها و لباس‌های شنا و غواصی اختراع شده‌اند. پوست لغزنده دستان ما نیز از این قاعده مستثنی نیست.

غواصان امداد و نجات، باستان شناسان زیر آب، مهندسان پل و خدمه نجات، همگی برای انجام کارهای خود به داشتن کنترل خوب متکی هستند. بنابراین گاهی نیاز است که برای جبران لغزندگی دست‌ها، خود را به ابزاری مجهز کنید که می‌تواند عملیات مورد نظر را کارآمدتر کند.

“مایکل بارتلت”،  استادیار مهندسی مکانیک در موسسه “ویرجینیا تک” می‌گوید: زمان‌های حساسی وجود دارد که این قابلیت به یک مسئله مهم و حیاتی تبدیل می‌شود. طبیعت راه‌حل‌های عالی را در اختیار ما گذاشته است، بنابراین تیم ما برای ایده گرفتن به دنیای طبیعی نگاه کرد و اختاپوس یک منبع الهام آشکار بود.

یک اختاپوس دارای هشت بازوی بلند است که قادر است اشیاء را با هر نوع سطحی که دارند، در زیر آب به خوبی در اختیار بگیرد. به همین دلیل است که ما به آن هشت‌پا می‌گوییم.

بازوهای اختاپوس با مکنده‌هایی پوشیده شده‌اند که توسط سیستم عضلانی و عصبی این حیوان آبزی کنترل می‌شود. پس از اینکه لبه بیرونی پهن مکنده‌های بازوی اختاپوس با یک جسم برخورد کند و به آن بچسبد، اختاپوس می‌تواند از ماهیچه‌های خود برای انقباض یا شل کردن ناحیه پشت لبه برای افزایش یا آزاد کردن فشار استفاده کند.

هنگامی که بسیاری از مکنده‌ها درگیر می‌شوند، یک پیوند چسبنده قوی ایجاد می‌شود که به سختی می‌توان از آن گریخت.

“بارتلت” می‌گوید: وقتی به اختاپوس نگاه می‌کنیم، چسبندگی بازوهای آن خودنمایی می‌کند و این حیوان به سرعت در صورت نیاز این قابلیت خود را فعال و غیرفعال می‌کند.

او افزود: چیزی که بسیار جالب است این است که اختاپوس با پردازش اطلاعات از حسگرهای شیمیایی و مکانیکی مختلف خود، بیش از ۲۰۰۰ مکنده را در هشت بازویش کنترل می‌کند. اختاپوس واقعاً قابلیت تنظیم چسبندگی، حس و کنترل را برای در اختیار گرفتن اشیاء زیر آب گردهم می‌آورد.

اکنون محققان تیم آزمایشگاه مواد و سازه‌های نرم “ویرجینیا تک”، مکنده‌های مخصوص خود را ساخته‌اند که دارای ساقه‌های لاستیکی سازگار با غشاهای نرم است.

این مکنده‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که درست مانند اختاپوس در طبیعت به سطوح مسطح، منحنی، صاف و ناهموار روی اشیاء با اشکال و اندازه‌های مختلف با فشار کم می‌چسبند.

“اریک مارکویکا” از دانشگاه “نبراسکا-لینکلن” سپس مجموعه‌ای از حسگرهای مجاورت نوری میکرو-لیدار را به آن اضافه کرد که میزان نزدیکی یک جسم را تشخیص می‌دهند.

سپس مکنده‌ها و حسگرهای لیدار(LIDAR) از طریق یک ریزکنترل‌کننده به هم متصل شدند و بدین ترتیب سیستم عصبی و عضلانی یک اختاپوس شبیه‌سازی شد.

“بارتلت” می‌گوید: با ادغام مواد چسبنده نرم و واکنش‌پذیر با وسایل الکترونیکی می‌توانیم اشیای مختلف را بدون فشار آوردن به آنها در دست بگیریم. این کار با اجسام خیس یا زیر آب بسیار ساده‌تر و طبیعی‌تر انجام می‌شود، چرا که لوازم الکترونیکی تعبیه شده در این دستکش می‌توانند به سرعت چسبندگی را فعال و غیرفعال کنند.

او افزود: فقط کافی است دست خود را به سمت یک شیء حرکت دهید و دستکش باقی کار را برای در اختیار گرفتن آن انجام می‌دهد. این کار حتی بدون نیاز به فشردن هیچ دکمه‌ای توسط کاربر انجام می‌شود.

پس از اینکه مکنده‌ها به دستکش متصل شدند، مهندسان آنها را تنها با استفاده از یک حسگر بر روی اجسام ظریف و سبک آزمایش کردند. آنها دریافتند که این مکنده‌ها می‌توانند به سرعت اجسام مسطح، اسباب بازی‌های فلزی، سیلندرها، قاشق و یک توپ هیدروژل فوق نرم را بلند کرده و رها کنند.

پس از تنظیم مجدد شبکه حسگرها برای استفاده از تمام حسگرها برای تشخیص اشیاء، دستکش همچنین قادر به گرفتن اجسام بزرگتر مانند بشقاب، جعبه و کاسه شد.

در نهایت، اجسام مسطح، استوانه‌ای، محدب و کروی که از مواد سخت یا نرم تشکیل شده‌اند، حتی زمانی که کاربران با بستن دست‌های خود، شیء را نمی‌گیرند، به دستکش چسبیده و بلند می‌شوند.

“راوی توتیکا” از محققان این پروژه گفت: این قابلیت‌ها از در اختیار گرفتن، حس کردن و کنترل پیشرفته اختاپوس‌ها تقلید می‌کنند و بستری را برای پوست‌های چسبنده مصنوعی زیر آب فراهم می‌کنند که می‌توانند به طور قابل اعتماد اجسام مختلف زیر آب را در اختیار بگیرند. این مطمئناً گامی در جهت درست است، اما چیزهای زیادی برای ما وجود دارد که باید برای رسیدن به توانایی‌های کامل طبیعت یاد بگیریم.

محققان امیدوارند در آینده این دستکش در صنعت رباتیک زیر آب، فناوری‌های امداد و نجات و مراقبت‌های بهداشتی نقش داشته باشد.

این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.