Σημαντική ανακάλυψη από επιστήμονες που ασχολούνται με τη ρομποτική: ένα ρομπότ που αλλάζει μορφή και μπορεί να μεταπηδά μεταξύ υγρής και μεταλλικής κατάστασης για να περιηγείται σε δύσκολα περιβάλλοντα χωρίς να κάνει συμβιβασμούς στην αντοχή του.
Επειδή μπορούν να είναι τόσο μαλακά όσο και σκληρά, τα μικρά ρομπότ, εμπνευσμένα από τα ολοθουροειδή (γνωστά και ως αγγούρια της θάλασσας), μπορούν να ξεπεράσουν τους περιορισμούς των ρομπότ που είναι μόνο το ένα ή το άλλο, και έτσι έχουν τη δυνατότητα να παρέχουν μεγαλύτερη χρησιμότητα σε τομείς όπως η συναρμολόγηση ηλεκτρονικών συσκευών, ακόμη και σε ιατρικές εφαρμογές.
Οι ερευνητές έκαναν τα ρομπότ να περιηγηθούν σε διαδρομές με εμπόδια, να αφαιρέσουν ή να παραδώσουν αντικείμενα σε ένα μοντέλο του ανθρώπινου στομάχου, και ακόμη και να υγροποιηθούν για να ξεφύγουν από ένα κλουβί, προτού αναμορφωθούν ξανά στο αρχικό ανθρωποειδές σχήμα τους.
«Το να δίνουμε στα ρομπότ τη δυνατότητα να εναλλάσσονται μεταξύ υγρής και στερεάς κατάστασης τους προσδίδει μεγαλύτερη λειτουργικότητα», αναφέρει ο μηχανικός Chengfeng Pan του Κινεζικού Πανεπιστημίου του Χονγκ Κονγκ στην Κίνα.
Υπάρχουν πολλές πιθανές χρήσεις για μικρά ρομπότ που μπορούν να κινηθούν σε μέρη πολύ μικρά ή περίπλοκα για να τα διαχειριστεί ο άνθρωπος με τα τυπικά εργαλεία, από δύσκολες επισκευαστικές εργασίες μέχρι στοχευμένη χορήγηση φαρμάκων. Όμως τα σκληρά υλικά δεν είναι τα καλύτερα για την πλοήγηση σε περιορισμένους χώρους ή στενές γωνίες, ενώ τα μαλακά, πιο εύκαμπτα ρομπότ τείνουν να είναι αδύναμα και πιο δύσκολο να ελεγχθούν.
Για να βρουν έναν συμβιβασμό ανάμεσα στις 2 αυτές καταστάσεις, μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον Pan και τον συνάδελφό του, Qingyuan Wang του Πανεπιστημίου Sun Yat-sen στην Κίνα, στράφηκαν στη φύση ως πηγή έμπνευσης. Ζώα όπως τα θαλάσσια αγγούρια μπορούν να μεταβάλλουν την ακαμψία των ιστών τους για να βελτιώσουν την ικανότητα φόρτισης και να περιορίσουν τις φυσικές βλάβες, ενώ τα χταπόδια μπορούν να μεταβάλλουν την ακαμψία των χεριών τους για καμουφλάζ, χειρισμό αντικειμένων και μετακίνηση.
Για να σχεδιάσουν ένα ρομπότ που να μπορεί να κάνει κάτι παρόμοιο, οι ερευνητές χρειάστηκαν ένα μη τοξικό υλικό που να μπορεί εύκολα να μεταμορφώνεται μεταξύ μαλακής και άκαμπτης κατάστασης σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Στράφηκαν στο γάλλιο, ένα μαλακό μέταλλο που έχει σημείο τήξης τους 29,76 βαθμούς Κελσίου, μόλις λίγους βαθμούς κάτω από τη μέση θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος. Αν δεν ήξερες, μπορείς να λιώσεις το γάλλιο απλά κρατώντας το στο χέρι σου.
Οι ερευνητές ενσωμάτωσαν μια μήτρα γαλλίου με μαγνητικά σωματίδια, δημιουργώντας αυτό που ονομάζουν "μαγνητοενεργό μηχάνημα μεταβατικής φάσης στερεάς-υγρής φάσης".
«Τα μαγνητικά σωματίδια εδώ έχουν δύο ρόλους», λέει ο μηχανολόγος μηχανικός Carmel Majidi του Πανεπιστημίου Carnegie Mellon, ένας από τους επικεφαλής συγγραφείς της εργασίας της ομάδας.
«Ο ένας είναι ότι κάνουν το υλικό να ανταποκρίνεται σε ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο, ώστε να μπορείς, μέσω επαγωγής, να θερμάνεις το υλικό και να προκαλέσεις την αλλαγή φάσης. Αλλά τα μαγνητικά σωματίδια δίνουν επίσης στα ρομπότ κινητικότητα και την ικανότητα να κινούνται σε απόκριση του μαγνητικού πεδίου».
Αφού εξέτασαν αν η μετάβαση από το στερεό στο υγρό ήταν αναστρέψιμη (spoiler:ήταν), οι ερευνητές έβαλαν τα μικρά ρομπότ τους σε μια σειρά δοκιμών. Τα ρομπότ μπορούσαν να πηδήξουν πάνω από μικρές τάφρους, να σκαρφαλώσουν πάνω από εμπόδια και ακόμη και να χωριστούν για να εκτελέσουν συνεργατικές εργασίες μετακινώντας αντικείμενα πριν επανασυνδεθούν και επαναφέρουν τη μορφή τους στην αρχική κατάσταση.
Είχαν ακόμη και μια μικρή έκδοση ανθρωποειδούς -σε σχήμα φιγούρας Lego- που έλιωνε για να δραπετεύσει από ένα μικρό κελί φυλακής, διαρρέοντας μέσα από τα κάγκελα και επαναφέροντας την αρχική του μορφή στην άλλη πλευρά, φόρος τιμής σε μια κλασσική σκηνή από την ταινία Terminator 2.
Στη συνέχεια, η ομάδα διερεύνησε πρακτικές εφαρμογές. Δημιούργησαν ένα μοντέλο ενός ανθρώπινου στομάχου και έβαλαν το ρομπότ να καταπιεί και να αφαιρέσει ένα μικρό αντικείμενο που περιέχεται μέσα σε αυτό - ένας χρήσιμος τρόπος, φαντάζεται κανείς, για την εξαγωγή καταπονημένων μπαταριών, για παράδειγμα - και στη συνέχεια να εκτελέσει την αντίστροφη λειτουργία, παραδίδοντας ένα αντικείμενο με τον τρόπο που η ομάδα ελπίζει ότι θα μπορούσε να παραδώσει φάρμακα.
Για την επισκευή κυκλωμάτων, τα ρομπότ θα μπορούσαν να πλοηγηθούν και να λιώσουν πάνω σε κυκλώματα για να λειτουργήσουν ως αγωγός και συγκολλητής- και ακόμη και να λειτουργήσουν ως συνδετήρας, εισχωρώντας σε υποδοχές βιδών με σπείρωμα και στερεοποιούμενα, εκτελώντας τη λειτουργία μιας βίδας χωρίς να χρειάζεται κάποιος να τη στερεώσει στη θέση της.
«Οι μελλοντικές εργασίες θα πρέπει να διερευνήσουν περαιτέρω τον τρόπο με τον οποίο αυτά τα ρομπότ θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε βιοϊατρικό πλαίσιο», λέει ο Majidi.
«Αυτά που δείχνουμε είναι απλώς επιδείξεις, αποδείξεις του project, αλλά θα απαιτηθεί πολύ περισσότερη μελέτη για να εμβαθύνουμε στο πώς αυτό θα μπορούσε πραγματικά να χρησιμοποιηθεί για τη χορήγηση φαρμάκων ή για την αφαίρεση ξένων αντικειμένων».
