ساخت ربات‌های تونل‌زن زیرزمینی با الهام از مورچه‌ها..

ربات‌های نجات و تحقیقاتی زیرزمینی آینده موفقیتشان را مدیون الهام از مورچه‌های آتش خواهند بود.

محققان دریافتند که مورچه‌های آتش به طور مکرر قطر تونل‌هایشان را برای اطمینان از تحرک ایده‌آل، تنظیم می‌کنند.

شبکه‌های گسترده تونل‌های زیرزمینی این مورچه‌ها بسیار شبیه به سبک زندگی مردمان جنوب ایالات متحده است.

با مطالعه مورچه‌های آتش در آزمایشگاه با استفاده از تجهیزات رهگیری ویدویی و پرتونگاری مقطعی محاسبه‌شده اشعه ایکس، محققان اصول بنیادین حرکتی را دریافتند که تیم ربات‌ها می‌توانند روزی برای سفر سریع و آسان از خلال تونل‌های زیرزمینی از آن‌ بهره برند.

در میان این اصول، می‌توان به ساخت محیط‌های تونلی اشاره کرد که به حرکت به اطراف با لغزش‌ها و سقوط‌های محدودکننده و کاهش نیاز به فرایند عصبی پیچیده، کمک می‌کند.

اولین مشاهده مبنی بر این که مورچه‌ها در فضاهای محدود از شاخک‌هایشان برای حرکت و حس محیط استفاده می‌کنند، تعجب دانشمندان مدرسه فیزیک موسسه فناوری جورجیا را برانگیخت.

در مجموعه‌ای از مطالعات که توسط نیک گراویش، دستیار تحقیقاتی انجام شد، گروهی از مورچه‌های آتش (Solenopsis invicta) درون لوله های خاک قرار داده شدند و به آن‌ها امکان حفر تونل‌ها به مدت 20 ساعت، داده شد.

به منظور شبیه‌سازی طیفی از شرایط محیطی، گراویش و همکارش اندازه ذرات خاک را از 20 میکرون به بیش از 600 میکرون تغییر دادند.آن‌ها همچنین محتوای رطوبت را از یک تا 20 درصد تغییر دادند.

در حالی که تغییر در اندازه ذره و محتوای رطوبت، تغییراتی را در حجم تونل‌های ایجاد شده و عمقی که مورچه‌ها حفر کردند، ایجاد کرد، قطر تونل‌ها ثابت باقی ماند. اندازه قطر حدود 3.5 میلی‌متری با اندازه جثه خود این حشرات قابل مقایسه بود.

اندازه تونل‌ها یک اصل طراحی برای مورچه‌هاست و برای مورچه‌ها امکان بهترین استفاده از شاخک‌ها، جوارح و بدنشان برای صعود و و فرود در تونل‌ها را با برقراری تعامل با دیوارها و محدودکردن طیف گام‌های اشتباه، فراهم می‌کند.

محققان از پرتونگاری مقطعی محاسبه‌شده اشعه ایکس برای مطالعه تونل‌های مورچه‌ها در اتاقک‌های آزمایش بهره بردند و موفق به جمع‌آوری 168 مشاهده شدند.

آن‌ها همچنین از تجهیزات رهگیری ویدویی برای جمع‌آوری داده در خصوص حرکت مورچه‌ها از خلال تونل‌های ساخته‌شده بین دو پلیت مشخص و از خلال مارپیچی از لوله‌های شیشه‌یی با قطرهای متغیر، استفاده کردند.

جزئیات این مطالعه در Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شد.