ایده ای برای یک ربات؛ چرا سوسک‌ها این قدر جان سخت هستند؟
گروهی از پژوهشگران و متخصصان رباتیک دانشگاه هاروارد، با الهام گرفتن از ویژگی انعطاف‌پذیری سوسک، ربات کوچکی ساختند. این ربات هم درست مثل سوسک اسکلت خارجی دارد و به خاطر انعطافش به راحتی می‌تواند از شیارهای باریک عبور کند.
آیا تا به حال شده به طور تصادفی روی یک سوسک پا بگذارید و با برداشتن پای‌تان در کمال تعجب، ببینید که این موجود هنوز زنده است؟ این حشرات در طول مسیرشان با موانع مختلف و شکاف‌های تنگ و باریکی رو به رو می‌شوند، اما همیشه به راحتی از این موانع و تنگناها رد می‌شوند. زنبورها هم به نوبه‌ی خود همیشه با موانعی مثل برگ و شاخه و گلبرگ‌ها مواجه هستند و چه بسا که بال‌هایشان به این موانع برخورد می‌کند، بدون اینکه آسیبی ببیند. حالا محققان تا حدودی پی برده‌اند که این موجودات چگونه خم می‌شوند، اما نمی‌شکنند.
نتایج تحقیقات آنها به خوبی نشان می‌دهد که چرا سوسک‌ها تا این حد جان‌سخت هستند و مقاومت بالایی دارند. «رابرت فول» (Robert Full)، یکی از زیست‌شناسان دانشگاه کالیفرنیا و «کاوشیک جایارام» (Kaushik Jayaram)، یک دانشجوی دکترا، برای پی بردن به راز جان‌سخت بودن سوسک‌ها، آزمایشاتی روی آنها انجام دادند. فول و جایارام این حشرات را وادار کردند که از شکاف‌ها و تونل‌های بسیار کوچک و تنگ رد شوند و در عین حال از آنها فیلم‌برداری اسلوموشن می‌کردند. آنها همچنین وزنه‌هایی ۱۰۰ گرمی را بر قسمت‌های مختلف بدن حشره قرار دادند و واکنش حشره را مشاهده کردند.
فول و جایارام پی بردند که این سوسک ۹ میلی‌متری به روزنه‌ای به قطر ۳ میلی‌متر نزدیک شده و ورودی آنها را با آنتن‌هایشان بررسی کرد. سپس سرش را فرو برد و به دنبال آن پاهای جلویی‌اش را به داخل شکاف برد، و در نهایت بقیه‌ی بدن‌اش را به داخل کشید. در این میان، پاهای عقبی باز شدند، اما همچنان به هل دادن ادامه می‌دادند. در عرض یک ثانیه، این موجود، صحیح و سالم به سمت دیگر شکاف رسید. «استیسی کامز» (Stacey Combes) زیست‌شناسی در دانشگاه کالیفرنیا دیویس، می‌گوید قابلیت فشرده شدن سوسک در نقاط تنگ، «از هر جانور دیگری که ما می‌دانیم، بسیار بیشتر است، البته به جز هشت‌پا». اما هشت‌پاها سرعت سوسک‌ها یا دیگر بندپایان را ندارند. فول می‌گوید: «حتی خرچنگ‌ها، عنکبوت‌ها و عقرب‌ها هم به راحتی همه جا می‌روند و تخریب‌ناپذیر هستند.»
مقاله‌ی جایارام و فول که این هفته منتشر شده، نشان می‌دهد که راز جان‌سختی سوسک‌ها در اسکلت خارجی محکم و در عین حال منعطف آنهاست. این پوسته از صفحات سخت، اما با قابلیت خم شدن تشکیل شده و می‌تواند انرژی را به پاهای سوسک منتقل کند. این صفحه‌ها با غشاهای کشسان به هم متصل شده‌اند و با فشرده شدن حشره در هم فرو می‌روند. در این حشره قسمتی وجود دارد که شبیه به ستونی از مهره‌ها عمل می‌کند و باعث می‌شود حتی در حالتی که پاهایش کامل باز شده، همچنان بتواند حرکت کند.
کارشناسان مکانیک زیستی می‌خواهند با الگو گرفتن از اسکلت خارجی و بال‌های سخت و منعطف این حشرات، روبات‌های مقاوم‌تری بسازند. «رابرت وود»، متخصص رباتیک دانشگاه هاروارد می‌گوید: «این حشرات خم می‌شوند، اما نمی‌شکنند. ما می‌خواهیم همین ویژگی‌ها را امتحان کنیم تا ببینیم که آیا ربات‌های ما هم به همان اندازه مستحکم خواهند بود یا خیر.»
راز جان‌سختی سوسک‌ها در اسکلت خارجی و در عین حال منعطف آنهاست. یک سوسک با قطر ۹ میلی‌متر می‌تواند از روزنه‌ای به قطر ۳ میلی‌متر رد شود.
در گذشته، اکثر مهندسان دستگاه‌هایی سفت و محکم یا تند و تیز طراحی می‌کردند تا بتوانند از خطر در امان بمانند. در خودروهای مدرن از یک روش سوم هم استفاده می‌شود، آنها با مچاله شدن، اثر ضربه‌ی وارد شده را جذب کرده و برای محافظت از سرنشینان آن، سازه را فدا می‌کنند. «دیوید هو»، یک مهندس مکانیک در دانشگاه صنعتی جورجیا می‌گوید: «طبیعت برای محافظت از خودش تاکتیکی را طراحی کرده که ما از آن بی‌بهره هستیم… مچاله شو و به مسیرت ادامه بده.»
«اندرو ماونت‌کسل» (Andrew Mountcastle)، محقق پسادکترا در دانشگاه هاروارد، در جریان نشست زیست‌شناسی تطبیقی و ترکیبی در پورتلند، عنوان کرد که ترکیب مشابهی از اجزای سخت و نرم در زنبورها هم مشاهده می‌شود. این ساختار باعث می‌شود که آنها از موانع هوایی جان سالم به در ببرند. او با استفاده با تکنیک فیلم‌برداری اسلوموشن از آنها فیلم گرفت و پی برد که بال زنبورها هنگام برخورد با مانع، خم می‌شود و سپس به حالت اول برمی‌گردد. او همچنین در این بال‌ها وصله‌ای از جنس نوعی پروتئین کشسان به نام «رسیلین» (Resilin) مشاهده کرد که حدودا ۶۵ درصد بال را تشکیل می‌دهد. او و کامز این فرضیه را مطرح کردند که آن وصله عملکرد یک لولا را دارد.
ماونت‌سکل برای آزمایش فرضیه‌اش، راهی پیدا کرد که زنبور را روی یک موتور چرخشی قرار دهد و پی در پی به بال ضربه بزند. او نشان داد که بال زنبور بارها و بارها خم شد و به حالت اول بازگشت. وقتی که ماونت‌کسل بخش لولایی بال را جدا کرد، این بال دیگر خم نشد و بلافاصله از بین رفت. او و کامز همچنین پی بردند که بسیاری از حشرات لولای مشابهی دارند، اما بال خرزنبورها، طراحی متفاوتی دارد. رگ‌هایی که بال این زنبور را نگه‌می‌دارند، نزدیک به بدنه‌ی آن متمرکز شده‌اند، در نتیجه سر بال منعطف می‌شود و می‌تواند از هر مانعی رد شود.
اسکلت خارجی سوسک و بال حشرات، هر دو، الهام‌بخش طراحی ربات هستند. جایارام رباتی به طول ۷۵ میلی‌متر و به نام «کرم» (CRAM)، ساخته که همان اسکلت خارجیِ منعطف و شبیه به سوسک را دارد. پاها و ستون فقرات آن هم در حالت‌های فشرده و غیرفشرده کار می‌کنند. این ربات می‌تواند تا نصف ارتفاع‌اش فشرده شود، اما همچنان با سرعت ۵ تا ۱۰ برابر ربات‌های نرمی که قبلا ساخته شده‌اند، حرکت کند.
حرکت ربات در حالت عادی
حرکت ربات در حالت فشرده
ماونت‌کسل حالا به جایارام و وود ملحق شده تا بال‌های لولایی را در یک ربات پروازی به اندازه‌ی حشره به نام «روبوبی» (Robobee) نصب کنند. ماونت‌کسل در نشست پورتلند گفت که «طراحی آنها کار ساده‌ای نبود. آنها لولاهای ساده و خطی نیستند.» این گروه امیدوارند که این ربات جدید را تا بهار در دنیای واقعی آزمایش کنند. هو از طراحی ربات‌های الهام گرفته از حشرات استقبال می‌کند و می‌گوید «ساخت ربات با در نظر گرفتن آسیب‌های احتمالی، واقعا عالی است.»
منبع: Science Mag
خوب اینا خوبه
یکی سوسک یکی مگس
ولی خداییش من حکمت و سود خلقت سوسکو برای آدمیزاد هنوز نفهمیدم به غیر از آزار و اذیت
مگس ها که از لاروشون واسه درمان دیابت استفاده میکنن از لیست خط زدمشون
سلام .
خواهش میکنم این پخش خودکار فیلم ها رو در صفحه بردارید شاید یک نفر نخواد فیلم ها رو ببینه.