2023 लेखक: Bryan Walter | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-05-21 22:25
चीनी इंजीनियरों ने आंशिक रूप से नरम पानी के नीचे रोबोट विकसित किया है जो मारियाना ट्रेंच सहित उच्च दबाव में काम कर सकता है। यह कृत्रिम मांसपेशियों के साथ पंखों के लिए धन्यवाद चलता है, और इसके इलेक्ट्रॉनिक्स दबाव में नहीं गिरते हैं, इस तथ्य के लिए धन्यवाद कि इंजीनियरों ने इलेक्ट्रॉनिक घटकों के साथ बोर्डों को अलग-अलग हिस्सों में विभाजित किया है जो एक बड़े बोर्ड की तुलना में भारी भार के संपर्क में कम हैं। लेख प्रकृति में प्रकाशित हुआ था।
गहरे समुद्र में चलने वाले वाहन टिकाऊ पतवारों से लैस होते हैं जो भारी पानी के दबाव को झेलने में सक्षम होते हैं - मारियाना ट्रेंच के सबसे गहरे बिंदु से, यह वायुमंडलीय दबाव से अधिक परिमाण के तीन क्रम हैं। इसी समय, नरम जीव कई किलोमीटर की गहराई में रहते हैं जो ऐसे निकायों के बिना जीवित रहते हैं। उदाहरण के लिए, आठ किलोमीटर की गहराई पर, वैज्ञानिकों ने लिपरोव परिवार की मछलियों से मुलाकात की। इन मछलियों की विशेषताओं में से एक, जाहिरा तौर पर उन्हें इतनी गहराई तक गोता लगाने की अनुमति देता है, कंकाल की संरचना है: यह पूरी तरह से अस्थि-पंजर नहीं है और आंशिक रूप से कार्टिलाजिनस ऊतक होते हैं, और खोपड़ी में एक असंतुलित संरचना होती है और आंशिक रूप से खुली होती है।
झेजियांग विश्वविद्यालय के टिफेंग ली के नेतृत्व में इंजीनियरों ने एक नरम रोबोट बनाने के लिए इन मछलियों की संरचना के सिद्धांत का उपयोग करने का निर्णय लिया जो मारियाना ट्रेंच के नीचे तक अत्यधिक गहराई तक काम कर सकता है। रोबोट में दो साइड फिन और एक टेल के साथ एक सॉफ्ट पॉलीमर बॉडी है। सभी इलेक्ट्रॉनिक्स पानी से अलग होते हैं और बहुलक के अंदर स्थित होते हैं: माइक्रोकंट्रोलर, बैटरी और स्टेप-अप वोल्टेज कनवर्टर। रोबोट की गति के लिए दो एक्चुएटर जिम्मेदार होते हैं। एक्चुएटर में कार्बन ग्रीस फ्लैट इलेक्ट्रोड और दो पूर्व-तनाव वाले ढांकता हुआ एक्ट्यूएटर होते हैं। जब वोल्टेज लगाया जाता है, तो एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होता है, जो ढांकता हुआ परतों को विकृत, खिंचाव का कारण बनता है। रोबोट में एक्चुएटर्स को इस तरह से फिक्स किया जाता है कि जब वे खिंचे और संकुचित होते हैं, तो वे पंखों को क्रमशः ऊपर और नीचे ले जाते हैं।
एक रोबोट की संरचना और लिपारोव परिवार से एक प्रोटोटाइप मछली की तुलना
भारी दबाव से बचाने के लिए, लेखकों ने इलेक्ट्रॉनिक्स को विकेंद्रीकृत करने का फैसला किया: उन्होंने एक बड़े बोर्ड को छोटे बोर्डों और अलग-अलग घटकों में विभाजित किया। उन्होंने एक परिमित तत्व विश्लेषण किया और दो इलेक्ट्रॉनिक्स कॉन्फ़िगरेशन के साथ 110 मेगापास्कल के बाहरी दबाव के संपर्क में आने पर बोर्ड और घटकों में होने वाले वोल्टेज की तुलना की। विश्लेषण से पता चला कि दबाव उन जगहों पर उच्च कतरनी तनाव का कारण बनता है जहां घटक बोर्ड के संपर्क में आते हैं। एकल बोर्ड के घटकों के जोड़ों पर 110 मेगापास्कल के समान दबाव के साथ, औसत वोल्टेज 60 मेगापास्कल तक पहुंच जाता है, और एक विभाजित पर कई टुकड़ों में - केवल 10 मेगापास्कल तक।
बाहरी दबाव के कारण पीसीबी तनाव का अनुकरण
लेखकों ने तीन स्थितियों में रोबोट का परीक्षण किया। झील में 8 से 70 मीटर की गहराई पर:
दक्षिण चीन सागर में 3224 मीटर की गहराई पर:
और मारियाना ट्रेंच के तल पर 10,900 मीटर की गहराई पर। ऐसे में इंजीनियरों ने रोबोट को जाने नहीं दिया। इसके अलावा, यह देखा जा सकता है कि इसके एक्चुएटर्स ने गति के छोटे आयाम के साथ काम किया। फिर भी, इतनी गहराई पर भी, रोबोट चालू रहा:
यह रोबोट, लगभग सभी सॉफ्ट रोबोट की तरह, अभी भी कठोर घटकों का उपयोग करता है। लेकिन हाल के वर्षों में, इंजीनियर पूरी तरह से सॉफ्ट रोबोट बनाने के लिए सक्रिय रूप से काम कर रहे हैं। इस तरह का पहला उपकरण 2016 में अमेरिकी इंजीनियरों द्वारा बनाया गया था, और तब से अन्य डेवलपर्स ने उनके लिए कई अलग-अलग कार्यात्मक घटक बनाए हैं, उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोफ्लुइडिक लॉजिक सर्किट और एयर वाल्व।
