به نقل از «باشگاه خبرنگاران»

دانشمندان با الهام از حلزون یک ربات ساختند

تاریخ انتشار: ۲۲ اسفند ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۹۹۳۵۸۲۳

حلزون‌ها نرم تن هستند. به همین دلیل آن‌ها پا ندارند. هنگامی که نرم تنان حدود ۵۰۰ میلیون سال پیش پدید آمدند، در امتداد بستر دریا روی یک پای شکمی خزیدند. تا به امروز، بسیاری از نوادگان آنها، از جمله حلزون‌ها، هنوز به همان روش حرکت می‌کنند.

تنها مواردی از نرم تنان که تکامل یافته‌اند سرپایان مانند ماهی مرکب و اختاپوس هستند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

با این حال، حتی این گروه به احتمال زیاد به دلیل نداشتن اسکلت هنوز در دریا هستند.

در حالی که برخی از حلزون‌ها از زندگی در آب به خشکی تکامل یافته‌اند، هنوز نرم تن هستند و از این رو فاقد پا هستند. حلزون‌ها بدن خود را روی زمین می‌کشند، اما این یک فرآیند لوکوموتیو نیست، زیرا به هیچ شکلی به حرکت کمک نمی‌کند.

در عوض، آن‌ها با سُر خوردن در امتداد پای عضلانی خود، که از پوسته آن‌ها امتداد می‌یابد، حرکت می‌کنند. دفع مایعی به نام موکوس و مژک‌های بافت پوششی حرکت را روان می‌کند.

حلزون با لایه نازکی از ترشحات مخاطی، نیروی محرکه را از پا به زمین منتقل می‌کند. این روش حرکتیِ جذاب، توجه گروهی از محققان را به خود جلب کرد. از این رو، آن‌ها تصمیم گرفتند این را در یک ربات شبیه‌سازی کنند.

ساراوانا پراشانت میورالی بابو (Saravana Prashanth Murali Babu) و برخی از همکارانش در دانشگاه جنوب دانمارک تصمیم گرفتند نسخه‌ای از تک پای بزرگ و نرم حلزون بسازند. آن‌ها قصد داشتند از آن به عنوان پایه و اساس رباتی استفاده کنند که مانند یک حلزون حرکت می‌کند.

ساراوانا در یک سخنرانی در جلسه مارس انجمن فیزیک آمریکا در مینیاپولیس، مینه سوتا، توضیح داد که چگونه حرکت حلزون او را مجذوب خود کرده است. من همیشه می‌گویم که حلزون‌ها برای من مانند مایکل جکسون هستند. شما نمی‌بینید که آن‌ها چگونه حرکت می‌کنند، اما به نوعی در حال سر خوردن است.

مطالعات مفصلی در مورد خواص شیمیایی مخاط حلزون توسط گروه‌های تحقیقاتی مختلف وجود دارد. با این حال، مطالعه زیادی در مورد نحوه حرکت پای شکمی حلزون انجام نشده است. تنها مطالب موجود در مورد این جنبش، فرضیه‌های مبتنی بر مشاهدات زیست شناسان است.

آزمایش با حرکت مشابه حلزون

این تیم تصمیم گرفتند پا را از یک ماده نرم بسازند که پمپ‌های پنوماتیکی کوچک آن می‌توانستند قسمت‌های مختلف آن را باد کنند.

مطالعات نشان دادند که قسمت‌هایی از پای یک حلزون به زمین برخورد کرده، سپس جدا می‌شود و بار دیگر برخورد می‌کنند. این حرکت بدون هماهنگی، شکل موجی را در سرتاسر پا ایجاد می‌کند و حلزون را قادر می‌سازد تا روی مخاط خود به جلو سُر بخورد.

تیم ساراوانا این حرکت موجی را در ربات آزمایشی خود که قادر به دفع مخاط است، شبیه‌سازی کردند. آزمایش آن‌ها موفقیت‌آمیز بود، زیرا دیدند ربات به جلو حرکت می‌کند و بدون آن که سقوط کند، می‌چرخد. این تیم هنوز در حال انجام آزمایشات روی ربات هستند، اما تا کنون نسبت به نتایج آن احساس مثبتی داشته‌اند.

به گفته ساراوانا، هدف نهایی تیم این است که پای بادی ربات را حتی نرم‌تر کند. آن‌ها قصد دارند این ربات را حتی بیشتر شبیه حلزون‌ها کنند. این نوآوری می‌تواند نویدبخش طراحی ربات‌های پزشکی باشد که می‌توانند در داخل بدن که حاوی مخاط فراوان است حرکت کنند.

منبع: ایسنا

باشگاه خبرنگاران جوان علمی پزشکی فناوری

منبع: باشگاه خبرنگاران

کلیدواژه: دانشمندان ربات حلزون حلزون ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.yjc.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «باشگاه خبرنگاران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۹۳۵۸۲۳ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

۱۰ حقیقت حیرت‌انگیز درباره عنکبوت‌ها که باید بدانید

احتمالاً خیلی از ما از عنکبوت‌ها می‌ترسیم، اما باید بدانید که این همسایگان ترسناک – که عمدتاً در هر جایی یافت می‌شوند – بسیار برای طبیعت مفید هستند. این حشرات همچنین ویژگی‌هایی حیرت‌انگیز دارند و دانشمندان برای قرن‌ها تلاش کرده‌اند تا از رموز مرتبط با این ویژگی‌ها پرده بردارند. در این مقاله برخی از ویژگی‌های خاص عنکبوت را می‌خوانیم.

۱- همه عنکبوت‌ها تار نمی‌سازند

براساس تحقیقات، بیش از چهل هزار نوع عنکبوت در دنیا وجود دارد که تنها نیمی از آن‌ها قادر به ساختن تار هستند. روزانه ۲۵۰ حشره در هر تار به دام می‌افتد. تار تنیده‌شده سرشار از ویتامین K است که به انعقاد خون و توقف خونریزی کمک می‌کند. یونانیان و اهالی روم بوستان از تار عنکبوت برای جلوگیری از خونریزی و پانسمان زخم استفاده می‌کردند.

۲- تار عنکبوت از فولاد قوی‌تر است!

به گزارش دیجیاتو، تار عنکبوت از پنبه سبک‌تر و تا هزار برابر نازک‌تر از یک تار موی انسان است. بااین‌حال، تار از مقاومت بسیار بالایی برخوردار بوده که واقعاً حیرت‌انگیز است. شاید مقایسه تار عنکبوت با فولاد عجیب به‌نظر بیاید، اما جالب است بدانید که اگر فولاد را به‌اندازه تار عنکبوت نازک و سبک کنیم، مقاومتی که از خود نشان می‌دهد کمتر از تار عنکبوت است!

هرچند ممکن است تار به‌اندازه فولاد سخت نباشد، اما استحکام کششی آن در تحمل وزن بیشتر است. مطالعات در دانشگاه «بریستول» نشان داده است که تار عنکبوت پنج برابر قوی‌تر از تار فولادی با همان قطر است.

علاوه‌براین، تار عنکبوت بسیار کشسان است و تا چهار برابر طول اولیه خود کشیده می‌شود – بدون آنکه پاره شود؛ درحالی‌که تار فولادی با همان قطر چنین قابلیتی ندارد.

تار عنکبوت می‌تواند تا دمای منفی چهل درجه نیز استحکام خود را حفظ کند.

محاسبات نشان می‌دهد که یک تار با قطر مداد از چنان استحکامی برخوردار است که می‌تواند یک هواپیمای بویٔینگ ۷۴۷ را بکشد. البته این یک فرضیه بوده و هنوز مورد آزمایش قرار نگرفته است، اما اعداد و ارقام از موفقیت‌آمیز بودن این آزمایش خبر می‌دهند.

۳- عنکبوت‌ها برای هر هدفی یک نوع تار می‌بافند!

برخلاف سایر حشرات که قابلیت تنیدن تنها یک نوع تار را دارند، عنکبوت‌ها می‌توانند انواع مختلفی تار برای اهداف متفاوت تولید کنند. دانشمندان می‌گویند هیچ‌کس هنوز نمی‌داند دقیقاً چند نوع تار عنکبوت وجود دارد، اما محققان چند دسته اصلی برای ساختار تار شناسایی و دسته‌بندی کرده‌اند و باور دارند هر عنکبوت تا هفت نوع مختلف تار می‌سازد.

عنکبوت‌ها مانند کارخانه‌های تولید ابریشم هستند. در داخل بدن آن‌ها، نوعی پروتیٔین به‌صورت مایع در غلظت بالا ذخیره می‌شود و پس از آنکه از بدن عنکبوت به‌منظور تنیدن تار خارج می‌شود، تبدیل به نخ‌های جامد از جنس ابریشم می‌شود.

تارها با اهداف خاصی تنیده می‌شوند. برای مثال، اگر عنکبوت بخواهد حشراتی را جذب کند که بزرگ‌تر هستند، از نوعی ابریشم تولیدشده در بدنش استفاده می‌کند که کشسانی بیشتری دارد.

اگر وجود باکتری یا قارچ در محیط، سلامت ساختار تار را تحت تأثیر قرار دهد، عنکبوت از نوعی پروتیٔین خاص در بدن خود برای تنیدن تار استفاده می‌کند که قابلیت زدودن قارچ و باکتری را با مرطوب نگه‌داشتن تار دارد.

۴- همه قسمت‌های تار چسبنده نیست

ساختار یک تار عنکبوت بزرگ را تصور کنید؛ تارها عمدتاً چندضلعی‌های هم‌مرکز هستند که توسط تارهای کوتاه‌تر به‌هم متصل شده‌اند. عنکبوت‌ها در ساخت هر قسمت از تار عمدتاً از انواع مختلف پروتیٔین در بدن خود استفاده می‌کنند. پس لزومی ندارد که تمام قسمت‌های یک شبکه تار چسبنده باشد.

قمست‌های چسبنده تار از نوعی پروتیٔین در بدن عنکبوت ساخته می‌شود که از چسب‌های پلیمری قوی‌تر هستد.

عنکبوت‌ها عمدتاً مرکز تار را با پروتیٔین‌های نچسب می‌سازند تا خود به‌راحتی در آن ناحیه مرکزی حرکت کنند. اگر عنکبوت نیاز به حرکت روی نواحی چسبنده داشته باشد، روی پنجه‌های پاهای خود راه می‌رود که به تار نمی‌چسبند!

۵- عنکبوت‌ها اغلب هر روز تار خود را جایگزین می‌کنند

بسیاری از عنکبوت‌ها هر روز تار خود را تعویض و با تار جدیدی جایگزین می‌کنند. این کار بسیار انرژی‌بر بوده و گاهی عنکبوت تمام روز را مشغول جایگزینی تار است. هرچه تار بزرگ‌تر باشد، حشرات بیشتری به دام می‌افتند و عنکبوت‌ غذای بیشتری برای خوردن دارد، اما از سویی دیگر، جایگزینی هر روز آن نیز کار دشوارتری است.

۶- عنکبوت‌ها تار خود را مانند گیتار کوک می‌کنند

تار تنیده‌شده نسبت به هر ارتعاشی بسیار حساس است، زیرا عنکبوت به کمک همین ارتعاش از به دام افتادن حشرات در آن به‌عنوان وعده غذایی یا وجود شکارچی‌ها آگاه می‌شود.

دانشمندان در سال‌های اخیر دریافته‌اند که عنکبوت‌ می‌تواند تار را مانند گیتار کوک کند؛ به این معنا که کشش ریسمان‌های ابریشم میان اتصالات آن‌ها در تار را تنظیم کند! اگر تارها محکم شده باشند، ارتعاش کمتری احساس می‌شود. اندام‌های میکروسکوپی که روی پاهای عنکبوت هستند، به او اجازه می‌دهند که ارتعاشات را حتی تا حد نانومتری احساس کند.

این حشرات خارق‌العاده حتی قادرند دلیل آنچه سبب ارتعاش تار شده است، حدس بزنند. نوع ارتعاش به‌وجودآمده اطلاعات ارزشمندی را در اختیار عنکبوت قرار می‌دهد. عنکبوت‌ها خودشان گاهی تار را به ارتعاش درمی‌آورند تا کیفیت آن را بررسی و ارزیابی کنند. اگر کیفیت تار موردتأیید آن‌ها نباشد، تار را جایگزین کرده یا آن را مجدداً کوک می‌کنند.

۷- استحکام تار به نور، دما و رطوبت محیط بستگی دارد

هرچند که تارها بسیار مستحکم و قوی هستند، اما استحکام آن‌ها تحت تأثیر نور، دما و رطوبت محیط متغیر است.

دانشمندان کشف کرده‌اند که نور فرابنفش بر میزان چسبندگی تار تأثیر مستقیم دارد. عنکبوت‌هایی که در نواحی مانند باغ با تابش مستقیم آفتاب زندگی می‌کنند، تارهایی مستحکم‌تر و مقاومت‌تر در برابر تابش خورشید تولید می‌کنند. درعوض، عنکبوت‌های شب‌زی که در شب تار می‌تنند، تارهای نازک‌تری دارند که از مقاومت کمتری برخوردار است.

۸- تنیدن تار تنها برای به دام انداختن حشرات نیست

شاید همه ما تصور کنیم تار عنکبوت برای به دام انداختن حشرات است؛ اما این تنها هدف عنکبوت در تنیدن تار نیست. گونه‌های مختلف عنکبوت با اهداف مختلف تار تولید می‌کنند. برخی با استفاده از تار، محفظه‌های تخم‌مرغ‌شکل می‌سازند تا از آن به‌عنوان پناهگاه برای خود استفاده کنند.

هدف برخی دیگر، جلوگیری از جریان باد است. درواقع عنکبوت تار می‌سازد تا سرعت باد را در محل زندگی کوچک خود کاهش دهد.

درنهایت گونه‌هایی از عنکبوت نیز هستند که از تار خود همانند نردبان استفاده کرده و مهاجرت می‌کنند. آن‌ها تار می‌سازند تا روی آن حرکت کرده و به نقاطی دیگر بروند.

۹- برخی عنکبوت‌ها آبشش دارند!

گونه خاصی عنکبوت در اروپا و آسیا وجود دارد که تمام عمر خود را زیر آب می‌گذراند. این گونه خاص در زیر آب تارهایی می‌سازد که به گیاهان آبزی وصل می‌شود و تا سطح آب ادامه پیدا می‌کند. 

عنکبوت روی این تارها حرکت کرده، خود را به سطح آب می‌رساند و قسمت توپی‌مانند پشت خود را از آب بیرون می‌آورد تا حباب‌های هوا را میان موهای ریز بدن خود جمع کند و پس از آنکه به درون آب بازگشت، از آن برای نفس‌کشیدن استفاده کند.

دانشمندان اخیراً دریافته‌اند که این گونه خاص می‌تواند اکسیژن موجود در آب را نیز جذب کند. پس آن‌ها به‌نوعی آبشش دارند و با استفاده از این روش می‌توانند برای یک روز کامل درون آب بمانند.

۱۰- حشرات خودشان به‌سمت تار جذب می‌شوند

تاری که عنکبوت تهیه می‌کند، در نور فرابنفش بسیار درخشان و زیباست. اکثر حشراتی که عنکبوت آن‌ها را می‌بلعد نیز قادرند نور فرابنفش را ببینند و به‌سمت آن جذب شوند.

پس حشرات خودشان به‌سمت تار می‌آیند و در آن به دام می‌افتند. این یک توانایی خارق‌العاده است که عنکبوت تنها با تنیدن تار حشرات موردنظر خود را به‌سمت خانه‌اش می‌کشد اما بااین‌حال، برای خود عنکبوت نیز خطرناک است. هرچه تار بزرگ‌تر باشد، درخشش آن در فرابنفش بیشتر بوده و احتمال آن که خود عنکبوت توسط شکارچی‌هایش بلعیده شود نیز بیشتر است.

کانال عصر ایران در تلگرام