« חזור לבלוג

יצירת רובוטים הידרוג'לים באמצעות הדפסת תלת מימד

פורסם ב-7 לפברואר, 2017

תחום הרובוטיקה הרכה הופך לנפוץ יותר ויותר. חוקרים ומדענים שוקדים על פיתוח דרכים חדשות ליצירה של רובוטים ממגוון חומרים החל מפלסטיק גמיש ועד לסיליקון. צוות של מהנדסים בMIT  - המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, יצר רובוט רך אשר במובן מסוים דומה בהרכבו ליצור אנושי, כיוון שרובו ככולו עשוי ממים. הרובוט ההידרוג'לי שקוף, וכאשר הוא נמצא מתחת למים הוא כמעט בלתי נראה.

כל רובוט מורכב מסדרה של מבנים הידרוג'לים חלולים אשר מחוברים באמצעות סדרה של צינורות גומי, המאפשרים למדענים להוסיף לתוכם מים. כאשר באמצעות פעולה זו של הזרקת המים או שאיבתם ניתן למעשה למתוח או לכווץ את המבנה.

צוות המחקר בראשותו של פרופ' ז'או (Zhao) המתמחה בהנדסת מכונות והנדסה אזרחית וסביבתית, יצר מספר רובוטים בצורות שונות ובהם גם בצורה של דגים.  

ישנם מספר יישומים פוטנציאליים עבור הרובוטים הייחודיים הללו, אך הצוות בוחן כעת להתאימם בעיקר עבור מטרות רפואיות. ההידרוג'ל הינו חומר "רך, רטוב וביולוגי, והוא יכול ליצור ממשקים ידידותיים יותר עם איברים אנושיים" טוען פרופ' ז'או, ולדבריו ההידרוג'ל עדיף בהקשר זה על חומרים רכים אחרים כמו גומי למשל, כיוון שהוא מורכב כאמור ברובו ממים. כן הוא מוסיף כי הוא וצוותו משתפים פעולה עם קבוצות מהתחום הרפואי על מנת לקדם את המטרה הזו.

הפרויקט נמצא בעבודה כחמש שנים ובמהלכם צוות המחקר בחן פורמולות הידרוג'ליות שונות המורכבות מיחסים משתנים של חומר פולימרי ומים. בסופו של דבר הם הגיעו לחומר קשיח אך גמיש אשר עשוי אף "להידבק" למשטחים שונים כגון זכוכית, מתכת, קרמיקה גומי. לדברי פרופ' ז'או, הרובוט ההידרוג'לי שצוותו פיתח עדיף על פני רובוטים  על בסיס אותו חומר שפותחו על ידי חוקרים אחרים, כיוון שאלה שבירים לרוב ואינם עמידים לשימוש חוזר.

כמו מפתחים אחרים של רובוטיקה רכה, הצוות של MIT בחן את ממלכת החי בכדי לקבל השראה. הם התעניינו במיוחד בזן של צלופחים שקופים וזעירים בעלי תכונות של כוח, שקיפות ומהירות וניסו לעצב את הרובוט שלהם בין היתר על בסיס תכונות אלו.

פרופ' ז'או וצוותו השתמשו בהדפסת תלת מימד בשילוב עם טכניקות חיתוך לייזר כדי ליצור באמצעות החומר ההידרוג'לי מבנים חלולים, שלתוכם ניתן כאמור להזריק מים בעזרת משאבות. הם השתמשו בתוכנות מחשב ייעודיות בכדי לתכנן את מודל תלת המימד, ולאחר מכן הדפיסו את התבניות והחלקים שהיו דרושים להם.

לעומת חוקרים אחרים אשר אפשרו למים לחלחל באיטיות למבנים אחרים העשויים מחומר זה, הצוות ב MIT הצליח באמצעות השימוש במשאבות להגדיל את קצב ההזרקה והשאיבה של המים. כן הם הצליחו ליצור מבנה של רובוט שעשוי לעמוד בכאלף מחזורי שימוש ללא שחיקה או קריעה, וכן רובוט בעל צבתות מכניות.

השקיפות של המודלים הנוכחיים מדגישה את היתרון של הרובוטים ביישומים שונים מתחת למים. לעומת זאת, השקיפות הזו פחות מתאימה לפרוצדורות רפואיות, ואילו יישומים אחרים עשויים לדרוש מבנים נוקשים יותר.
השלב הבא של הקבוצה הוא לייעל את הרובוטים עבור יישומים שונים, ולהשיג הישגים בעלי השפעה וחשיבות.

 

 

מקור MIT