บาคาร่า หุ่นยนต์ไฮโดรเจลที่จับได้สามารถจับและปล่อยปลาทองได้ (เครดิตภาพ: เมลานี โกนิค/เอ็มไอที)Squishy หุ่นยนต์เกือบโปร่งใสที่กระพือปีกบีบและเตะเมื่อสูบน้ําอาจเป็นสายลับใต้น้ําคนต่อไปอย่างน้อยก็เมื่อพูดถึงการแอบดูสิ่งมีชีวิตในน้ํา
ในการทดสอบหุ่นยนต์หนึ่งในเครื่องจักรที่เหมือนวุ้นเหล่านี้เร็วพอที่จะจับและปล่อยปลาทองทีมที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์พบ
นักวิจัยนําโดยวิศวกร Xuanhe Zhao และนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Hyunwoo Yuk ได้สร้างชุดหุ่น
ยนต์โปร่งใสจากวัสดุยางที่เรียกว่าไฮโดรเจลรวมถึงบอทที่มีลักษณะคล้ายครีบที่สามารถกระพือปีกไปมาได้ “แขนขา” ที่สามารถเตะได้และโครงสร้างรูปมือที่สามารถบีบและปล่อยวางได้ [ชมการทํางานของหุ่นยนต์ไฮโดรเจล (วิดีโอ)]”ไฮโดรเจลมีความนุ่ม เปียก เข้ากันได้ทางชีวภาพ และสามารถสร้างอินเทอร์เฟซที่เป็นมิตรกับอวัยวะของมนุษย์ได้มากขึ้น” จ้าว รองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลและวิศวกรรมโยธาและสิ่งแวดล้อมกล่าวในแถลงการณ์ เขาเสริมว่ากลุ่มกําลังร่วมมือกับนักวิทยาศาสตร์การแพทย์เพื่อสร้าง “มือ” ที่อ่อนนุ่ม ซึ่งสามารถช่วยในการจัดการกับเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ อย่างประณีตในระหว่างการผ่าตัด
สูตรไฮโดรเจล
เป็นเวลาห้าปีที่ทีมของ Zhao ทํางานเพื่อคิดค้นไฮโดรเจลผสมต่างๆ ที่ทําจากโพลีเมอร์และน้ํา เพื่อค้นหาส่วนผสมที่ทนทานและยืดหยุ่นได้ พวกเขายังพัฒนากระบวนการในการแนบหรือกาวไฮโดรเจลกับพื้นผิวต่างๆเช่นแก้วโลหะและยาง
Zhao ตั้งข้อสังเกตว่าคนอื่น ๆ ได้พยายามสร้างหุ่นยนต์ที่อ่อนนุ่มจากไฮโดรเจล แต่วัสดุของพวกเขาเปราะและไม่ยืดหยุ่นมากทําให้เกิดรอยแตกหลังจากใช้งานซ้ํา ๆ
เมื่อระดมความคิดถึงวิธีการสร้างหุ่นยนต์ที่อ่อนนุ่มจากไฮโดรเจลนักวิจัยมองไปที่ธรรมชาติโดยเฉพาะที่ปลาไหลแก้ว ตัวอ่อนขนาดเล็กโปร่งใสเหล่านี้มีความอ่อนนุ่มเหมือนไฮโดรเจลและสามารถอพยพได้โดยไม่ได้รับบาดเจ็บในระยะทางไกลไปยังแหล่งที่อยู่อาศัยของแม่น้ํา [ภาพถ่าย: เทคโนโลยีที่น่าตื่นตาตื่นใจแรงบันดาลใจจากปลาหมึกยักษ์]
”มันเป็นการเดินทางที่ยาวนานมาก และไม่มีวิธีการป้องกัน” ยุกกล่าวในแถลงการณ์ “ดูเหมือนว่าพวกเขา
พยายามพัฒนาไปสู่รูปแบบที่โปร่งใสเป็นกลยุทธ์การอําพรางที่มีประสิทธิภาพ เราต้องการบรรลุความโปร่งใส แรง และความเร็วในระดับที่ใกล้เคียงกัน”ทีมงานจึงต้องทํางาน พวกเขาใช้เทคนิคการพิมพ์ 3 มิติและการตัดด้วยเลเซอร์เพื่อสร้างส่วนประกอบกลวงของหุ่นยนต์ จากนั้นพวกเขาแนบหน่วยเหล่านี้เข้ากับท่อยางขนาดเล็กที่เชื่อมต่อกับปั๊ม
ขึ้นอยู่กับรูปร่างโดยรวมของหุ่นยนต์แต่ละตัวเมื่อสูบน้ําเข้าไปมันจะสร้างการเคลื่อนไหวที่มีพลังอย่างรวดเร็วเช่นการขดตัวหรือยืดออกในการทดสอบครั้งหนึ่งทีมของ Zhao สูบน้ําเข้าและออกจาก “นิ้วมือ” ของหุ่นยนต์ที่เหมือนมือขณะจมอยู่ในถังปลาทอง นักวิจัยกล่าวว่าการจับปลาปิดอย่างประณีตรอบ ๆ ปลานักวิจัยกล่าว
เมื่อวางไว้ใต้น้ํากับพื้นหลังสีหุ่นยนต์โปร่งใสก็ปรากฏว่าพรางตัวเกือบทั้งหมด (เครดิตภาพ: Hyunwoo Yuk/ MIT ห้องปฏิบัติการวัสดุที่ใช้งานอ่อน)
”[หุ่นยนต์] เกือบจะโปร่งใส มองเห็นยากมาก” จ้าวกล่าวในแถลงการณ์ “เมื่อคุณปล่อยปลา มันค่อนข้างมีความสุขเพราะ [หุ่นยนต์] นิ่มและไม่ทําลายปลา ลองนึกภาพมือหุ่นยนต์ที่แข็งกระด้างอาจจะบีบปลา”
ถัดไปคืออะไร
ตอนนี้ทีมกําลังฝันถึงการใช้งานที่หลากหลายสําหรับหุ่นยนต์ไฮโดรเจลในขณะเดียวกันก็เล่นกับสูตรไฮโดรเจลเพื่อปรับแต่งให้เหมาะกับการใช้งานเฉพาะ ตัวอย่างเช่นหุ่นยนต์ที่ใช้ในด้านการแพทย์อาจไม่จําเป็นต้องโปร่งใสอย่างสมบูรณ์ในขณะที่แอปพลิเคชันอื่นอาจต้องใช้ไฮโดรเจลที่แข็งกว่า
”เราต้องการระบุแอปพลิเคชันที่สมจริงและเพิ่มประสิทธิภาพวัสดุเพื่อให้ได้สิ่งที่มีผลกระทบ” Yuk “เพื่อความรู้ที่ดีที่สุดของเรานี่เป็นการสาธิตครั้งแรกของการกระตุ้นด้วยแรงดันไฮโดรเจล ตอนนี้เรากําลังโยนแนวคิดนี้ออกมาเป็นคําถามที่เปิดกว้างเพื่อบอกว่า ‘มาเล่นกับสิ่งนี้กันเถอะ'”งานวิจัยของพวกเขาซึ่งได้รับทุนสนับสนุนส่วนหนึ่งจากสํานักงานวิจัยทหารเรือสถาบันนาโนเทคโนโลยีทหาร MIT และมูลนิธิ บาคาร่า / ผู้หญิง
