ربات معجزه گری که غیرممکن را ممکن کرد! - تور تایلند ارزان

غزال زیاری- دانشگاه بوستون آمریکا یک ربات حیرت انگیز به نام MAMA BEAR را در اختیار دارد که به صورت خودمختار، شکل و فرمی را ایجاد نموده که قابلیت ضربه گیری جالب توجهی دارد. این ساختاری است که تا پیش از این، هیچ انسانی پیروز به ساخت آن نشده بود. از این ساختار می توان برای طراحی کلاه ایمنی، بسته بندی، ساخت سپر خودرو و موارد متعدد دیگر استفاده کرد.

در محدوده آزمایشگاهی کالج مهندسی دانشگاه بوستون، یک بازوی رباتی مشغول به انجام آزمایش های شگفت انگیزی است. این ربات اجسام کوچک و پلاستیکی را در جعبه ای که روی زمین قرار داده شده می اندازد و کوشش می نماید تا در هنگام سقوط این اشیا، آن ها را بگیرد. این اشیاء کوچک تکه های استوانه ای مانند و سبکی هستند که ارتفاعی در حدود 2.5 سانتی متر دارند و به رنگ های آبی، قرمز، بنفش، سبز یا سیاه هستند.

هر یک از این ساختارها، نتیجه آزمایشی است که بر روی استقلال ربات ها فعالیت می نماید. این ربات به شکلی مستقل کار می نماید و به وسیله یادگیری مداوم خودش را با شرایط تطبیق می دهد و در پی آن است تا کارآمدترین شکل و فرم جذب نماینده انرژی را ایجاد کند.

فرآیندی متفاوت و خلاقانه

برای انجام این کار، این ربات در ابتدا با بهره گیری از یک چاپگر سه بعدی، یک ساختار پلاستیکی کوچک را ایجاد می نماید و سپس به ثبت شکل و مقدار آن می پردازد.

در مرحله بعد، ربات این ساختار پلاستیکی را به یک سطح فلزی صاف منتقل نموده و آن را با فشار خرد می نماید. در ادامه، ربات به مقدار گیری مقدار انرژی جذب شده به وسیله سازه و تغییر شکل آن پس از له شدن می پردازد و تمام جزئیات و اطلاعات به دست آمده را در یک پایگاه داده وسیع ثبت می نماید.

این ربات خودمختار در گام بعدی، سازه خردشده را داخل جعبه می اندازد، صفحه فلزی را تمیز می نماید و آماده چاپ و آزمایش قطعه بعدی می گردد. این ربات با مدل قبلی اش تفاوت هایی دارد و درواقع طراحی و ابعاد آن به وسیله الگوریتم کامپیوتری ربات و براساس آزمایش های پیشین بهینه سازی شده است و در پی هر آزمایش، شرایط بهتر و بهتر می گردد.

بهبود مستمر روند کاری

بهبود راندمان این ربات بیش از هر چیز، نتیجه کوشش های کیت براون، دانشیار مهندسی مکانیک ENG و تیمش در KABlab است. ربات MAMA BEAR که نامش مخفف عبارت Bayesian Experimental Autonomous Researcher Mechanics of Additively Manufactured Architectures است، اولین بار به وسیله براون در سال 2018 مفهوم سازی شد و از آن موقع به بعد روندی تکاملی را پشت سر گذاشته است.

تا سال 2021، دستگاهی بر روی این ربات قرار داده شده بود تا بتوانند فرم و شکلی که بیشترین انرژی را جذب می نماید (خاصیتی که به عنوان راندمان جذب مکانیکی انرژی شناخته می گردد) را بسازد. این فعالیت بیش از سه سال است که به صورت مداوم اجرا می گردد و در طول این مدت ده ها جعبه با بیش از 25000 ساختار پرینت سه بعدی ساخته شده است.

مفاهیم و دستاوردهای عملی

حالا شاید برایتان این سؤال مطرح گردد که چرا این همه شکل متعدد ساخته می گردد؟

باید در نظر داشته باشید که کاربردهای فراوانی برای چیزی که بتواند انرژی را به صورت مؤثر جذب کند، وجود دارد؛ از ساخت بالشتکی برای ارسال وسایل الکترونیکی ظریفی گرفته تا زانوبند و محافظ مچ ورزشکاران. براون در شرح بیشتر در این رابطه گفته: می توان از این مجموعه داده ها برای ساخت سپرهای خودرو یا تجهیزات بسته بندی استفاده کرد.

اما برای آنکه شرایط ایده آل پیش برود، باید تعادل کاملی در سازه ها برقرار گردد: سازه ها نباید آن قدر قوی باشند که به آنچه قرار است از آن محافظت نمایند آسیب بزنند و درعین حال باید در حدی قوی باشند که بتوانند نقش ضربه گیری را به خوبی ایفا نمایند.

براون دراین باره گفت: تا قبل از ربات MAMA BEAR، برترین ساختار موجود تا 71 درصد در جذب انرژی کارآمد بوده است؛ اما در ژانویه سال 2023، ربات MAMA BEAR، بازدهی 75 درصدی را به ثبت رساند و رکوردشکنی کرد.

کلسی اسنپ، دانشجوی دکترای آزمایشگاه براون که مأمور نظارت MAMA BEAR است دراین باره گفت: وقتی کارمان را شروع کردیم، فکرش را هم نمی کردیم که ممکن است رکورد موجود را بشکنیم؛ اما آرام و مطمئن به پیشرفت ادامه دادیم.

طراحی رکوردشکن و نوآوری های بیشتر

این سازه رکوردشکن با آنچه محققان در ابتدا انتظارش را داشتند، فاصله زیادی دارد: سازه ای با چهارگوش به شکل گلبرگ های نازک گل که از طرح های ابتدایی اش باریک تر و بلندتر است.

براون دراین باره گفته: ما هیجان زده هستیم؛ داده های مکانیکی زیادی در اختیار داریم که می توانیم از آن ها برای یادگیری کلی تر در طراحی ها بهره ببریم.

داده های گسترده آن ها حالا برای اولین بار مورداستفاده قرار گرفته و برای اطلاع رسانی در خصوص طراحی پوشش کلاه تازه سربازان ارتش آمریکا به کاررفته است. براون، اسنپ و همکارشان امیلی وایتینگ، همکاری تازهی را با ارتش آمریکا شروع نموده و برای کسب اطمینان از اینکه کلاه ایمنی با استفاده از پدهای ساخته شده به وسیله آن ها راحت است و محافظت کافی در برابر ضربه ایجاد می نماید، آزمایش های میدانی متعددی را انجام دادند.

ساختار سه بعدی مورداستفاده برای این کار با قطعه رکوردشکن متفاوت بود و برای تأمین راحتی بیشتر، مرکزی نرم تر و ارتفاع کوتاه تری داشت.

ربات های خودمختار در تحقیقات

گفتنی است که MAMA BEAR تنها ربات تحقیقاتی و مستقل براون نیست. او در آزمایشگاهش، ربات های دیگری دارد که هریک مسئولیت های متفاوتی را بر عهده دارند؛ مثلاً ربات نانو BEAR که با استفاده از فناوری ای به نام میکروسکوپ نیروی اتمی، به آنالیز نحوه رفتار مواد در مقیاس مولکولی می پردازد. براون درعین حال با همکاری یورگ ورنر، استادیار مهندسی مکانیک ENG، روی توسعه سیستم دیگری به نام پاندا BEAR (که مخففPolymer Analysis and Discovery Array) است کار می نماید تا بدین ترتیب به آزمایش هزاران ماده پلیمری نازک پرداخته و برترین ماده برای استفاده در داخل باتری ها را انتخاب کند.

براون دراین باره شرح داد: همه این ها ربات هایی هستند که به تحقیق و آنالیز می پردازند و فلسفه کار این است که این ربات ها از یادگیری ماشین همراه با اتوماسیون بهره می برند و به ما یاری خواهند کرد تا تحقیقات را با سرعت بالاتری انجام دهیم.

اسنپ هم در تکمیل صحبت همکارش گفت: البته نه فقط سریع تر؛ با بهره گیری از ربات ها، می توانید کارهایی را انجام دهید که معمولاً مقدور نبود. با یاری ربات ها می توانیم به ساختار یا اهدافی برسیم که در نبود آن ها، امکان پذیر نبود؛ چراکه به شدت هزینه بر و زمان بر بودند.

او از سال 2021 و شروع فرایند آزمایش ها، با MAMA BEAR همکاری نزدیکی داشته است و توانایی بینایی و تمیز کردن صفحه آزمایشی خود را برای این ربات فراهم نموده است.

آینده تحقیقات خودمختار

مسئولان آزمایشگاه KABlab امیدوارند تا در آینده بتوانند اهمیت تحقیقات مستقل را بیش ازپیش نشان دهند. به اعتقاد براون گرچه تا امروز هم رکوردهای متعددی شکسته شده، ولی هنوز نمی توان گفت که آیا به حداکثر بازدهی دست یافته اند یا خیر؛ یعنی احتمالاً آن ها باز هم قادر خواهند بود تا رکوردهای تازهی را جابجا نمایند.

از همین رو MAMA BEAR به کوشش هایش ادامه خواهد داد و براون و تیمش در پی آن خواهند بود که ببیند در چه زمینه های دیگری می توان مفید بود. آن ها درعین حال در حال آنالیز این موضوع هستند که چطور می توان بیش از 25000 قطعه خردشده را بازیافت نموده و دوباره در پرینترهای سه بعدی بارگذاری کرد تا مواد برای آزمایش های بیشتر مورد استفاده قرار بگیرند.

براون در بخش پایانی صحبت هایش گفت: به مطالعاتمان بر روی این سیستم ادامه خواهیم داد؛ چون راندمان مکانیکی هم مثل بسیاری از خواص مواد دیگر، فقط با انجام آزمایش های دقیق قابل مقدار گیری است و استفاده از آزمایشگاه های خودران به ما یاری می نماید تا با انتخاب برترین آزمایش ها، آن ها را در سریع ترین زمان ممکن انجام دهیم.

منبع: scitechdaily

54321