पर प्रकाशित: 20 अप्रैल, 2025 / अपडेट से: 20 अप्रैल, 2025 - लेखक: कोनराड वोल्फेंस्टीन
रॉबोब और सह के साथ माइक्रोरोबोटिक्स में बायोमिमेटिक्स
प्रकृति से गणना: कैसे बायोमेटिक्स रोबोटिक्स की सीमा को बदल देता है
टिनी हेल्पर्स: कीट रोबोट कृषि, चिकित्सा और बहुत कुछ जीतते हैं
प्रकृति ने लाखों वर्षों में जटिल चुनौतियों के लिए उल्लेखनीय समाधान विकसित किए हैं। यह वास्तव में प्राकृतिक प्रणालियों की यह दक्षता और लालित्य है जो उन्नत रोबोट प्रौद्योगिकियों को विकसित करने में वैज्ञानिकों को प्रेरित करता है। कीड़ों से प्रेरित बायोमिमेटिक्स ने प्रभावशाली सफलताओं को जन्म दिया है, विशेष रूप से माइक्रोरोबोटिक्स के क्षेत्र में। इन सबसे ऊपर, माइक्रो -रोबोट्स के लिए लैंडिंग तकनीकों में हाल की प्रगति, जो स्नैक्स और मधुमक्खियों जैसे कीड़ों से प्रेरित हैं, प्रभावशाली ढंग से प्रदर्शित करती हैं कि प्रकृति कैसे अभिनव तकनीकी समाधानों के लिए एक खाका के रूप में काम कर सकती है।
रोबोटिक्स में बायोमिमेटिक्स की मूल बातें
बायोमेटिक्स, जिसे बायोनिक के रूप में भी जाना जाता है, प्रकृति से लेकर प्रौद्योगिकी तक के तंत्र और तरीकों के व्यवस्थित संचरण का वर्णन करता है। यह अंतःविषय दृष्टिकोण सामग्री विज्ञान, रोबोटिक्स, नवीकरणीय ऊर्जा, चिकित्सा और सूचना प्रौद्योगिकी जैसे क्षेत्रों में अधिक से अधिक देखा जा रहा है। प्रकृति को एक से एक की नकल करने के बजाय, वैज्ञानिक अंतर्निहित सिद्धांतों को समझने और उन्हें तकनीकी अनुप्रयोगों के लिए अपनाने से चिंतित हैं।
इंजीनियरों को हमेशा प्रकृति से प्रेरित किया गया है, इलमेनू में बायोमेचैट्रोनिक्स विभाग के प्रमुख हार्टमुट विट्टे बताते हैं। बायोनिक्स न केवल इस एसोसिएशन को बढ़ावा देने और व्यवस्थित करने के लिए एक विधि के रूप में कार्य करता है, बल्कि तकनीकी उत्पाद विकास के लिए आधार का विस्तार करने के लिए भी कार्य करता है। इवोल्यूशन ने ऐसे जीवों का उत्पादन किया है जिन्होंने अपने वातावरण में पूरी तरह से अनुकूलित किया है, और यह ठीक से ये समायोजन है जो प्रौद्योगिकी में नवाचारों के लिए मूल्यवान भूमिका मॉडल प्रदान करते हैं।
जब जैविक सिद्धांतों को प्रौद्योगिकी में स्थानांतरित किया जाता है, तो यह स्पष्ट हो जाता है कि सच्चे बायोनिक्स बाहरी विशेषताओं द्वारा पहचानने योग्य नहीं हैं, विट्टे बताते हैं। यह बाहरी रूप की मात्र नकल के बारे में नहीं है, बल्कि उन कार्यात्मक सिद्धांतों के अनुकूलन के बारे में है जो प्रकृति में पूर्णता में विकसित किए गए थे।
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कीट -इंस्पायर माइक्रोर रोबोट: लघु चमत्कार लघु प्रारूप में
उनके आकार, दक्षता और अद्भुत कौशल के कारण, कीड़े सूक्ष्म रोबोट के विकास के लिए आदर्श रोल मॉडल के रूप में उपलब्ध हैं। उनकी अत्यधिक विकसित उड़ान विशेषताओं, लोकोमोशन मैकेनिज्म और अनुकूलन कौशल ने शोधकर्ताओं को दुनिया भर में तकनीकी रूप से इन जैविक प्रणालियों को पुन: पेश करने के लिए प्रेरित किया है।
रोबोबे: हार्वर्ड का फ्लाइंग माइक्रो रोबोट
कीट -इंस्पायर रोबोटिक्स के सबसे प्रसिद्ध उदाहरणों में से एक हार्वर्ड विश्वविद्यालय में रोबोबी है। इस छोटे से उड़ने वाले रोबोट का वजन सिर्फ दसवां ग्राम होता है और इसमें केवल 3 सेंटीमीटर का पंख होता है। रोबोबी में तीन मुख्य घटक होते हैं: कार्बन फाइबर से बना शरीर, वेफर -थिन पंख और "मस्तिष्क", जिसमें कई बुद्धिमान सेंसर होते हैं।
पंखों को पीजोइलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर्स द्वारा संचालित किया जाता है - एक प्रकार की कृत्रिम मांसपेशियां जो विद्युत ऊर्जा को गति में परिवर्तित करती हैं। यह तकनीक माइक्रो रोबोट को उड़ान भरने, फ्लोट करने और जटिल युद्धाभ्यास करने में सक्षम बनाती है, जैसे कि एक वास्तविक मधुमक्खी।
कीट -इंस्पायर माइक्रो रोबोट के अधिक उदाहरण
कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में, इंजीनियरों ने एक और भी छोटे कीट -इनसपायर्ड फ्लाइट रोबोट विकसित किया है। 1 सेमी से कम के व्यास और केवल 21 मिलीग्राम के वजन के साथ, यह दुनिया का सबसे छोटा वायरलेस रोबोट है जो नियंत्रित तरीके से उड़ सकता है। रोबोबी के विपरीत, हालांकि, यह रोबोट एक ड्राइव और नियंत्रण के रूप में बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करता है।
जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के बायोनिक शोधकर्ताओं ने बदले में माइक्रो-रोबोट्स विकसित किए हैं जो चींटियों के व्यवहार की नकल करते हैं। ये छोटे रोबोट सिर्फ 1.8 मिलीमीटर चौड़े, 0.8 मिलीमीटर मोटे हैं और लगभग 5 मिलीग्राम का वजन करते हैं। शोधकर्ताओं की दृष्टि: इन इलेक्ट्रॉनिक कीड़ों के झुंड कृषि में पौधों के परागण को संभाल सकते हैं।
सुरक्षित लैंडिंग की चुनौती
फ्लाइंग माइक्रो रोबोट के लिए सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक एक सुरक्षित लैंडिंग है। उनके छोटे आकार और हल्के वजन के कारण, वे विशेष रूप से जमीन के पास हवा में बहने और अस्थिरता के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं।
रोबोबे की लैंडिंग समस्या
हार्वर्ड रिसर्च टीम के डॉक्टरेट के छात्र क्रिश्चियन चान बताते हैं, "अब तक हमने एक लैंडिंग में जमीन पर वाहन को बंद कर दिया है, बस इसे गिरा दिया और प्रार्थना की कि यह समाप्त हो गया और सुरक्षित रूप से भूमि है।" यह अनियंत्रित लैंडिंग रोबोट के संवेदनशील पीज़ोइलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर्स और फिलिग्री विंग्स के लिए काफी जोखिम था, जो आसानी से एक प्रभाव से क्षतिग्रस्त हो सकता है।
इस समस्या को सो -किलोलेटेड मिट्टी के प्रभाव से बढ़ाया गया था -हवा का विस्थापन जो कि पिटाई के पंखों से ट्रिगर होता है और लैंडिंग करते समय अस्थिरता का कारण बनता है। ये वायुगतिकीय चुनौतियां छोटे उड़ान रोबोटों के लिए विशेष रूप से मुश्किल से नियंत्रित तरीके से समाप्त होती हैं।
भूमि समाधान schnaken से प्रेरित है
इस समस्या को हल करने के लिए, हार्वर्ड विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने क्रेन फ्लाई (श्नाके) को देखा, जो रोबोब के समान आयामों के साथ एक कीट है। क्रेन फ्लाई विभिन्न सब्सट्रेट पर सुरुचिपूर्ण लैंडिंग करने में सक्षम है, उनके लंबे, लचीले पैरों के लिए धन्यवाद जो लैंडिंग को भाप दे सकते हैं।
इस प्राकृतिक मॉडल से प्रेरित होकर, टीम ने रोबोबी के लिए एक नया लैंडिंग स्टेल विकसित किया: चार लंबे, लचीले पैर, क्रेन फ्लाई के समान। ये पैर लंबे और लचीले हैं ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि रोबोट का मुख्य शरीर समस्याग्रस्त वायु अशांति से प्रभावित होने से पहले जमीन जमीन से सुरक्षित है।
यांत्रिक सुधारों के अलावा, वैज्ञानिकों ने रोबोट के उड़ान नियंत्रण को भी अनुकूलित किया, खुद को क्रेन फ्लाइंग के लैंडिंग व्यवहार के लिए उन्मुख किया। ये एक फ्लोटिंग फ्लाइट से तेजी लाते हैं, फिर लैंडिंग लक्ष्य की ओर ब्रेक लेते हैं और कम प्रभाव की गति के साथ स्थापित होते हैं। फिर भी मौजूदा प्रभाव ऊर्जा तब यांत्रिक लैंडिंग क्षेत्र द्वारा दर्ज की जाती है।
माइक्रो -रोबोट्स के लिए वैकल्पिक लैंडिंग तकनीक
कीटों से प्रेरित एक और लैंडिंग तकनीक हार्वर्ड विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा रोबोबी के पिछले संस्करणों के लिए विकसित की गई थी। जबकि वास्तविक कीड़े अक्सर ऊर्ध्वाधर सतहों का पालन करने के लिए एक प्रकार के चिपकने वाले का उपयोग करते हैं, शोधकर्ताओं ने रोबोट को एक पैड में संलग्न करने के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण पर भरोसा किया। इस दृष्टिकोण को केवल प्रकाश रोबोट को ठीक करने के लिए थोड़ी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
एक और उल्लेखनीय विकास नानजिंग यूनिवर्सिटी ऑफ एरोनॉटिक्स एंड एस्ट्रोनॉटिक्स (NUAA) से आता है, जहां शोधकर्ताओं ने एक कीट रोबोट विकसित किया है जो उड़ान और चढ़ाई कौशल को जोड़ती है। यह रोबोट एक ऊर्ध्वाधर दीवार पर उतर सकता है, उसके साथ चढ़ सकता है और फिर से उतार सकता है - एक कौशल जिसे वह कांच, लकड़ी, संगमरमर और यहां तक कि पेड़ की छाल जैसी विभिन्न सामग्रियों पर प्रदर्शित करने में सक्षम था।
लैंडिंग प्रौद्योगिकी से परे बायोमिमेटिक दृष्टिकोण
प्रकृति न केवल लैंडिंग तकनीकों के विकास में, बल्कि माइक्रोरोबोटिक्स के कई पहलुओं में रोबोटिक्स को प्रेरित करती है। लोकोमोशन मैकेनिज्म से हिरासत में सिस्टम को कॉन्सेप्ट्स को चलाने के लिए - प्रकृति समाधानों का एक समृद्ध जलाशय प्रदान करती है।
उन्नत आंदोलन प्रणालियाँ
हार्वर्ड यूनिवर्सिटी रिसर्च टीम ने एक माइक्रो कीट रोबोट विकसित किया है, जिसे "लिटिल फ्यूरी" कहा जाता है, जो कूदने वाले लंड से प्रेरित एक कृत्रिम "मुर्गा" है। यह रोबोट 1.4 मीटर प्रभावशाली कूद सकता है, जो इसके शरीर की लंबाई 23 गुना से मेल खाती है। जंपिंग मैकेनिज्म जंपिंग लंड के "फुरकुला" पर आधारित है जो एक तनावपूर्ण वसंत की तरह काम करता है।
टीयू इल्मेनौ में, बायोमेचैट्रोनिक्स विभाग के शोधकर्ताओं ने एक छोटा रोबोट कैटरपिलर बनाया है, जो तथाकथित "गेको-टेप" से लैस है। यह सामग्री गेकोस, मकड़ियों और बीटल के चिपकने वाले तंत्र से प्रेरित थी, जो ऊर्ध्वाधर सतहों पर और यहां तक कि छत पर चिपकने वाले तरल पदार्थों के बिना भी चल सकती है।
स्वायत्त नेविगेशन और झुंड व्यवहार
बायोमिमेटिक रोबोटिक्स का एक अन्य महत्वपूर्ण क्षेत्र स्वायत्त नेविगेशन है। स्वीडिश विश्वविद्यालय के लंड के वैज्ञानिकों ने कीड़ों के वैकल्पिक व्यवहार के आधार पर एक नए ड्रोन अभिविन्यास प्रणाली के लिए एक अवधारणा विकसित की है। टिप्पणियों से पता चला है कि मधुमक्खियां बाधाओं से बचने के लिए नेविगेशन में प्रकाश की तीव्रता पर आधारित हैं।
हंगरी में शोधकर्ताओं ने फिर से कीड़ों के झुंड व्यवहार को ड्रोन में स्थानांतरित कर दिया है। एक नए विकसित एल्गोरिथ्म की मदद से, नौ व्यक्तिगत विमान तक गठन में उड़ सकते हैं और इस प्रकार शहरों जैसे भ्रमित वातावरण में भी नेविगेट करते हैं।
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अनुप्रयोग क्षमता और भविष्य की संभावनाएं
कीटों से प्रेरित माइक्रो -रोबोट्स विभिन्न क्षेत्रों में विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों का वादा करते हैं।
कृषि और पर्यावरण निगरानी
सबसे आकर्षक संभावित अनुप्रयोगों में से एक कृत्रिम परागण है। मधुमक्खी आबादी की वैश्विक गिरावट के मद्देनजर, रोबोबियों के झुंड एक दिन पौधों के परागण में मदद कर सकते हैं। इसके अलावा, इन माइक्रो रोबोटों का उपयोग पर्यावरणीय निगरानी में पर्यावरणीय परिस्थितियों पर डेटा एकत्र करने के लिए किया जा सकता है जो बड़े ड्रोन के लिए दुर्गम हैं।
अन्वेषण और आपदा राहत
उनके छोटे आकार के लिए धन्यवाद, संकीर्ण कमरों, ढह गई इमारतों या अन्य जटिल वातावरणों की खोज करते समय कीट -इंस्पायर माइक्रोर रोबोट का उपयोग किया जा सकता है। आपदा क्षेत्रों में, आप लोगों को खतरे में डाले बिना मूल्यवान जानकारी प्रदान कर सकते हैं।
चिकित्सा अनुप्रयोग
लंबी अवधि में, छोटे रोबोट का उपयोग चिकित्सा क्षेत्र में भी किया जा सकता है। छोटे रोबोट के झुंड संभवतः निदान कर सकते हैं या यहां तक कि मानव शरीर में उपचार भी कर सकते हैं।
वर्तमान सीमाएं और भविष्य के विकास
प्रभावशाली प्रगति के बावजूद, कीट -इंस्पायर माइक्रोर रोबोट अभी भी काफी चुनौतियों का सामना कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, रोबोबी अभी भी केबल द्वारा बाहरी नियंत्रण प्रणालियों से जुड़ा हुआ है, जो इसकी गतिशीलता को सीमित करता है। शोधकर्ताओं को फ्लाइट रोबोट में सीधे स्थापित करने में सक्षम होने के लिए, सेंसर, नियंत्रण और ऊर्जा आपूर्ति को छोटा करने पर काम कर रहे हैं।
इन घटकों के लघुकरण को माइक्रोरोबोटिक्स का "ट्रिपल सेक्रेड ग्रिल" माना जाता है और यह विशाल तकनीकी चुनौतियों का प्रतिनिधित्व करता है। फिर भी, शोधकर्ताओं की दृष्टि स्पष्ट है: सूक्ष्म रोबोट के पूरी तरह से स्वायत्त झुंड जो विभिन्न वातावरणों में जटिल कार्य कर सकते हैं।
एक इंजीनियर के रूप में प्रकृति: माइक्रोरोबोटिक्स में प्रगति
बायोमिमेटिक्स ने इंजीनियरों को लाखों वर्षों के विकासवादी अनुकूलन से लाभान्वित करने में सक्षम करके माइक्रोरोबोटिक्स के विकास में क्रांति ला दी है। माइक्रो -रोबोट्स के लिए कीट -इंस्पायर लैंडिंग तकनीकों में हाल ही में प्रगति जैसे कि रोबोब प्रभावशाली रूप से इस दृष्टिकोण की क्षमता को प्रदर्शित करता है।
प्राकृतिक प्रणालियों की नकल के कारण, शोधकर्ता न केवल अधिक कुशल और अधिक मजबूत रोबोट विकसित करते हैं, बल्कि जैविक तंत्र में मूल्यवान अंतर्दृष्टि भी प्राप्त करते हैं। एलिसा हर्नांडेज़ की तरह, पोस्टडॉक्टर और रोबोबी स्टडी के सह-लेखक, बताते हैं: "हम जैविक अनुसंधान और अध्ययन के लिए इन रोबोट प्लेटफार्मों का उपयोग कर सकते हैं, बायोमेकेनिकल परिकल्पना परीक्षण।"
बायोमिमेटिक रोबोटिक्स का भविष्य और आकर्षक घटनाक्रम का वादा करता है, जबकि शोधकर्ता हमारे समय की तकनीकी चुनौतियों में महारत हासिल करने के लिए प्रेरणा के अटूट स्रोत में टैप करना जारी रखते हैं। प्राकृतिक घटनाओं के अवलोकन से इसके तकनीकी कार्यान्वयन के लिए रास्ता हमेशा आसान नहीं होता है, लेकिन रोबोबी शो की सफलता की कहानी के रूप में, यह नवाचारों को ग्राउंडब्रेकिंग कर सकता है जो हमारे जीवन के कई क्षेत्रों में क्रांति लाने की क्षमता रखते हैं।
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आपका वैश्विक विपणन और व्यवसाय विकास भागीदार
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कोनराड वोल्फेंस्टीन
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