انرژی ربات‌های آینده از قند تامین خواهد شد!

به گزارش کلیک، شاید این دستاورد منجر به بهبود حرکت هیدرولیکی ربات‌های بسیار کوچک شده و حتی ممکن است نهایتا موجب شود ربات‌های مذکور بتوانند انرژی مورد نیاز خود را از حبه‌های قند تامین کنند.
مدل‌سازی عناصر از زیست حیوانی و گیاهی روی چیپ‌ها این امکان را برای دانشمندان فراهم می‌کند که موفق به انجام آزمایش‌های خاص و تست درمان‌های جدید شده و مشاهداتی را انجام دهند که به هیچ طریق دیگری انجام آنها میسر نیست. چیپ جدید ساخته شده توسط MIT به پژوهشگران اجازه می‌دهد پمپ‌های طبیعی موجود در درخت‌ها را شبیه‌سازی کنند. این ابزار (چیپ) در طی چند روزی که در آزمایشگاه مراحل آزمایشی خود را طی می‌کرد قادر به حرکت دادن مایعات بدون نیاز به هیچ منبع خارجی انرژی یا بخش‌های مکانیکی بود.

در این چیپ به طور خاص آبراه‌های پر شده توسط رشته‌های الیاف موسوم به بافت چوبی (xylem)‌ که وظیفه‌ی هدایت آب به قسمت‌های فوقانی درخت را عهده‌دارند و همچنین بافت آبکش به نام Pholem که قند و سایر مواد مغذی در آن ذخیره می‌شوند، شبیه‌سازی شده‌اند. درون یک درخت آب از طریق بافت چوبی به سمت بالا هدایت شده و سپس توسط پروسه‌ی اسمز (تراوندگی) از طریق غشاء نیمه تراوا به بافت آبکش جذب می‌شود. این آب نهایتا از طریق بافت آبکش به سمت پایین هدایت شده و مواد مغذی را به ریشه‌ها می‌رساند.
اگر چه پژوهشگران مدت‌ها پیش موفق به طراحی توسعه‌ی چنین سیستم‌های کوچک مبتنی بر ساختار درخت‌ها شده‌اند اما همواره عملکرد پمپاژ در آنها بعد از تنها چند دقیقه‌ی کوتاه متوقف می‌شد. علت این مساله عدم وجود یک منبع پایدار از مواد قندی است (مانند همان نمونه‌ای که توسط برگ‌های درختان تولید می‌شود) و به همین دلیل توازن ظریف بین آب و قند که موجب پایداری پروسه اسمز است با اختلال مواجه می‌شود.

راه‌حل شیرین!
پژوهشگران MIT برای حل این مشکل آبراه‌های بافت چوبی و بافت آبکش با ایجاد منافذ و ساخت قالب‌هایی به شکل ریل‌های پلاستیکی را شبیه‌سازی نمودند. آبراه بافت چوبی با آب پر شد در حالی که آبراه بافت آبکش با قند و آب پر شد. آبراه‌ها توسط یک غشاء نیمه تراوا از هم جدا می‌شدند. یک غشاء اضافی هم روی آبراه بافت آبکش قرار داده شد و یک حبه قند هم روی آن قرار گرفت تا قندی که توسط برگان درختان طی پروسه‌ی فتوسنتز ایجاد می‌شود هم بازتولید شود. سپس چیپ ساخته شده به لوله‌ای که به سیستم اجازه می‌دهد آب را از درون یک مخزن به سمت بالا هدایت کند متصل می‌شود.
به این ترتیب چیپ مورد نظر موفق شد بدون هیچ مشکلی آب را از به محیط داخلی خود به لیوان مخصوصی که در نظر گرفته شده بود با سرعتی پیوسته و به مدت چندین روز پمپاژ کند.

در حالی که شبیه‌سازی یک درخت روی یک چیپ کاری تا حدودی جالب و بیشتر سرگرم کننده به نظر می‌رسد انگیزه‌‌ی اصلی این پروژه جستجو به دنبال راهی برای توسعه‌ی سیستم‌های هیدرولیک مقرون به صرفه برای ربات‌های کوچک باشد.
«انت هوسوی»، پروفسور و رئیس بخش عملیات در دپارتمان مهندسی مکانیک دانشگاه MIT این طور توضیح می‌دهد: "هدف این کار ما نشان دادن پیچیدگی‌های ساخت چیپ بود، همانند نمونه‌هایی که در طبیعت وجود دارد. اضافه‌ کردن برگه‌ای دیگر یا یک آبراه بافت چوبی کار بسیار ساده‌ای است. در صنعت ربات‌های کوچک همه‌ی کارها دشوار است؛ از تولید و یکپارچه‌سازی گرفته تا فعال‌سازی ربات‌ها. اگر بتوانیم عناصر اولیه‌ای که برای ساخت چیپ‌های پیچیده مورد نیازند را به سادگی بسازیم، همه‌ چیز آسان‌تر خواهد شد. من فکر می‌کنم موفقیت در ساخت پمپ‌های سیال بسیار کوچک گام بسیار بزرگی در این مسیر است."

اما موفقیت در این گام چگونه ارزیابی می‌شود؟
هوسوی این طور جواب می‌دهد: "اگر ربات خود را هوشمندانه طراحی کنید قطعا می‌توانید یک حبه قند را در آن قرار داده و امکان حرکت پیوسته را برای آن فراهم کنید."
نتایج این پژوهش که از سوی دارپا (سازمان پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفتهٔ دفاعی امریکا) حمایت مالی می‌شود در ژورنال Nature Plants منتشر شده‌اند.