این بازوهای رباتیک توسط جلبک ها تغذیه می شوند. نحوه حرکت آنها را تماشا کنید

این همان چیزی است که به توسعه «محرک‌های نرم» دامن زده است که می‌توانند مانند عضله دوسر خم شوند و حس لامسه دقیقی مانند دست انسان داشته باشند. مانند ربات کلیشه‌ای شما، محرک‌های نرم انرژی - مانند الکتریسیته، گرما یا نور - را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کنند، اما هیچ شباهتی به ساختارهای فلزی و سیمی ندارند که کلمه "ربات" اغلب تداعی می‌کند. یکی از انواع این ربات های نرم که به عنوان محرک های زیستی شناخته می شوند، از عملکرد سلول های زنده برای ایجاد حرکت استفاده می کنند.

این ماشین‌های بیولوژیکی در سال‌های اخیر توجه ویژه‌ای را به خود جلب کرده‌اند و اکنون یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه صنعتی دلفت هلند یک بازوی رباتیک نرم ایجاد کرده‌اند که توسط جلبک‌ها در سطح آن مستعمره شده است و وقتی میکروب‌ها فتوسنتز می‌کنند، بازو حرکت می‌کند. Marie-eve Aubin-Tam که رهبری این تحقیق را بر عهده داشت، در یک بیانیه مطبوعاتی توضیح داد: "ما با یک برنامه خاص شروع نکردیم. هدف ما همیشه رساندن تحقیقات مواد زنده به سطوح جدید بوده است."

ما می‌خواستیم کشف کنیم که وقتی سلول‌های زنده در مواد کاربردی ادغام می‌شوند چه چیزی ممکن می‌شود.» بازوهای ربات کوچک - تقریبا سه چهارم اینچ طول و تقریبا به ضخامت یک کارت اعتباری - از دو لایه هیدروژل ساخته شده اند که سلول های جلبک روی آن زندگی می کنند. یکی از این لایه ها به تغییرات pH که توسط متابولیسم جلبک ها انجام می شود، پاسخ می دهد. هنگامی که نور به جلبک ها برخورد می کند، آنها شروع به فتوسنتز می کنند. جلبک ها با جذب دی اکسید کربن و تثبیت نیتروژن در این فرآیند، pH محلی را پایه تر می کنند و هیدروژل پاسخگو را متورم می کنند.

برعکس، هنگامی که هوا تاریک می شود، جلبک ها دی اکسید کربن را از طریق تنفس آزاد می کنند و pH را به سمت اسیدی برمی گرداند و هیدروژل کوچک می شود. تفاوت در حجم دو لایه هیدروژل خمش را کنترل می کند. به گفته محققان، لایه هیدروژل پاسخگو به pH به طور قابل توجهی با فعالیت جلبک تغییر کرد.

در شرایط اسیدی، مانند بین PH 3 تا 7، این لایه تقریبا 37 درصد وزن اولیه خود بود، اما وزن اصلی آن در PH 11 چهار برابر شد. محققان دیگر ربات‌های نرمی ساخته‌اند که به pH پاسخ می‌دهند، اما معمولا ترکیب شیمیایی تمام مایعات اطراف باید تغییر کند. این مورد برای ربات های جلبکی صدق نمی کند. فعالیت فتوسنتزی دارای اثری است که بسیار محلی‌تر است، به این معنی که برای برنامه‌هایی که حداقل تأثیر محیطی ضروری است، مناسب‌تر است. با این حال، اینها سریعترین رباتها نیستند.

تغییر شیمیایی به سرعت شروع می شود، حدود 20 ثانیه پس از اعمال نور و حدود 10 ثانیه پس از تاریک شدن هوا، اما چندین ساعت طول می کشد تا هیدروژل به طور قابل توجهی خم شود. پس از اولین اثبات مفهوم، تیم تحقیقاتی چندین دستگاه جلبکی دیگر ساختند. یکی گیره چهار انگشتی بود که در معرض نور بسته می شود. با موفقیت یک کره فلزی توخالی را گرفت و بلند کرد و با خاموش شدن نور آن را آزاد کرد. یک گیره قلاب مانند دیگر می تواند یک حلقه لاستیکی را بگیرد و پایین بیاورد.

این اقلام بسیار سبک بودند و وزن آنها بسیار کمتر از یک گیره کاغذ کوچک بود، اما بازوها می توانستند آنها را با مهارت زیادی در دست بگیرند. این ربات های نرم همچنین به هیچ منبع انرژی خارجی به جز نور و بدون قطعات مکانیکی پیچیده نیاز ندارند. Aubin-Tam گفت: "ریزجلبک ها موجودات گیاهی هستند که تا حد زیادی خود نگهدار هستند." این "پتانسیل محرک را برای عملکرد طولانی مدت با حداقل ورودی خارجی می دهد.

از نظر تئوری، برای اجرای یک سیستم مبتنی بر این فناوری به انرژی زیادی نیاز نیست. در بلندمدت، تیم تحقیقاتی امیدوار است که این امر به توسعه ربات‌های نرم خودمختارتر و سازگار با محیط زیست کمک کند که می‌توانند به عنوان تجهیزات کشاورزی خودکار یا برای کنترل مایعات در دستگاه‌های آزمایشگاهی روی تراشه یا واقعا به عنوان بخشی از هر سیستم رباتیک زیر آب مورد استفاده قرار گیرند. از آنجایی که جلبک ها نیازی به اصلاح ژنتیکی ندارند، هیچ یک از نگرانی های ایمنی زیستی که اغلب با فناوری های مبتنی بر میکروب مرتبط است وجود ندارد.

در هر صورت، اینها ماشین های فوق العاده دوستدار محیط زیست هستند، زیرا این موجودات می توانند دی اکسید کربن را از جو جذب کنند در حالی که انرژی را از نور خورشید به دست می آورند. این داستان در اصل در WIRED Japan ظاهر شد و از ژاپنی ترجمه شده است.