ترکیب رباتیک و میکروفلودیک؛ ساخت بازوی دقیق برای ربات‌های مینیاتوری

تا اکنون ربات‌های مجهز به بازوهای متحرک، پیوندهای محدودی با سیستم‌های میکروفلودیک یا ریزسیال (microfluidic ) داشته‌اند؛ سیستم‌هایی که مقادیر بسیار اندکی از مایعات را از طریق مویرگ‌های (capillaries) ظریف حمل می‌کنند.

این سیستم‌های موسوم به ریزسیال‌شناسی (microfluidics ) یا آزمایشگاه روی یک تراشه،‌ توسط محققان ساخته شدند تا در تحلیل‌های آزمایشگاهی کمک کنند و نوعا" متکی به پمپ‌های خارجی برای به گردش درآوردن مایع در تراشه‌ها هستند.

با این حال، خودکارسازی چنین سیستم‌هایی کار دشوار و چالش‌برانگیزی بوده و تراشه‌ها باید برای هر کاربرد منفردی بطور خاص طراحی و ساخته شوند.

نوسانات سوزنی فراصوت
اکنون دانشمندانی با هدایت «دانیل احمد» استاد دانشگاه ETH (زوریخ) در حال ترکیب رباتیک متعارف با ریزسیال‌شناسی هستند . آنها وسیله‌ای ابداع کرده‌اند که از فراصوت (اولتراسوند) استفاده می‌کند و می‌تواند به یک بازوی رباتیک متصل شود. این وسیله برای اجرای گستره وسیعی از وظایف در کاربردهای میکرورباتیک و میکروفلودیک مناسب است و همچنین برای خودکاری سازی (اتوماسیون) چنان کاربردهایی قابل استفاده است. این دانشمندان در نشریه «ارتباطات طبیعت» درباره این تحول گزارش داده‌اند.

این وسیله از یک سوزن شیشه‌ای نوک‌دار و یک مبدل فیزوالکتریک (piezoelectric ) که موجب نوسان سوزن می‌شود تشکیل شده است. مبدل‌ها یا تبدیل‌کنندگان القایی (transducers ) مشابهی در بلندگوها ، تصویربرداری اولتراسوند و در تجهیزات تمیزکردن دندانی حرفه‌ای هم به کار رفته‌اند. محققان دانشگاه ETH می‌توانند فرکانس نوسان سوزن‌های شیشه‌ای را تغییر دهند. آنها با فرو کردن سوزن در درون یک مایع، یک الگوی سه‌بُعدی متشکل از چندین جریان گردابی (vortices) ایجاد می‌کنند. از آنجا که این الگو وابسته به فرکانس نوسان است ، به همین ترتیب قابل کنترل است.

محققان قادر شدند از این مساله برای اثبات چندین کاربرد استفاده کنند. اول ، آنها قادر شدند که قطرات بسیار ریزی از مایعات چسبنده یا ویسکوز (viscous ) را مخلوط کنند.

پروفسور احمد توضیح می‌دهد: هر چه مایعات چسبنده‌تر باشند مخلوط کردن آنها دشوارتر است. اما شیوه ما در انجام این کار موفق می‌شود زیرا به ما اجازه می‌دهد که نه تنها یک چرخه گردابی (vortex ) واحد ایجاد کنیم بلکه همچنین بطور موثری این مایعات را با استفاده از یک الگوی سه‌بُعدی مخلوط کنیم. دوم اینکه این محققان موفق شدند مایعات را از درون یک سیستم «ریز کانال» (mini-channel) پمپ کنند. و سوم اینکه آنها موفق شدند از این وسیله آکوستیک و کمک‌گرفته از ربات خود برای به دام انداختن ذرات ریز موجود در مایع استفاده کنند. علت این کار آن است که اندازه یک ذره واکنش آن به امواج صوتی را مشخص می‌کند.

این محققان علاوه بر آنالیز آزمایشگاهی‌ کاربردهای دیگری را هم برای بازوهای میکرورباتیک تصور می‌کنند که مرتب کردن اشیای ریز یکی از این کاربردها است. این بازو می‌تواند همچنین در بیوتکنولوژی به عنوان راهی برای وارد کردن «دی ان ای» به درون سلول‌های منفرد مورد استفاده قرار گیرد. همچنین پیش بینی می‌شود که به کار گرفتن آنها در تولیدات افزودنی (additive manufacturing) و چاپ سه‌بُعدی نیز امکان پذیر باشد.

​انتهای پیام