عملیات نجات با کمک مار روباتیک

عمادالدین قاسمی‌پناه ـ خبرنگار

طراحی و ساخت روباتی شبیه به مار، دریچه جدیدی را به‌منظور کمک در ماموریت‌های جست‌وجو و نجات ایجاد کرده است. این مار روباتیک می‌تواند به شکلی هوشمندانه از پله‌ها بالا برود. مهندسان آمریکایی با مطالعه در مورد چگونگی حرکات مارها و با بررسی آنها، موفق به طراحی چنین روباتی شده‌اند که توانایی بالایی برای درنوردیدن موانع دشوارگذر دارد.
دیلی‌میل در گزارشی نوشته است، به‌نظر می‌رسد که این روبات‌ها می‌توانند برای جست‌وجو در مکان‌های غیرقابل دسترس، مفید واقع شوند. به‌عنوان مثال، آنها می‌توانند پس از وقوع زلزله زیر آوار و در میان نخاله‌های ساختمانی حرکت کرده و عملیات امداد و نجات را انجام دهند. در مهندسی این روبات از سیستمی شبیه سیستم «تعلیق خودرو» برای حفظ آن هنگام صعود از پله‌ها استفاده شده است. چن لی، یکی از طراحان اصلی این مار روباتیک و استادیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه جان هاپکینز می‌گوید: «ما به این موجودات خزنده نگاه کردیم تا از حرکات آنها الهام بگیریم. زیرا آنها در زندگی روزانه خود برای عبور از موانع، بسیار ماهر و پایدار عمل می‌کنند. امیدواریم روبات ما هم بتواند مانند مارها روی سطوح مختلف بالا و پایین برود و از طرفی به طرف دیگر حرکت کند.»
مارها در محیط‌های متنوع، از بیابان‌های داغ گرفته تا جنگل‌های استوایی سرسبز زندگی می‌کنند و هر روز روی درختان، صخره‌ها و بوته‌ها می‌خزند. مطالعات پیشین عمدتا بر حرکت مارها روی سطوح مسطح متمرکز بوده و حرکت آنها روی نواحی سه‌بعدی به جز درختان، به ندرت بررسی شده است. لی در این خصوص می‌گوید: «این تحقیقات در مورد موانع بزرگ و واقعی که روبات‌های جست‌وجو و نجات باید از آن گذر کنند، انجام نشده است.»

مطالعه روی شاه‌مار
پژوهشگران در ابتدا چگونگی بالا‌رفتن شاه‌مار از پله را در آزمایشگاه Terradynamics Lab کمپ دانشگاهی بالتیمور در مریلند مورد مطالعه قرار دادند. این نوع مار هم در بیابان‌ها و هم در جنگل‌های کاج و بلوط یافت می‌شود. لی می‌گوید: «این مارها معمولا از میان تخته‌سنگ‌ها و درخت‌های سقوط کرده عبور می‌کنند. آنها استاد حرکت و خزیدن هستند و ما چیزهای زیادی می‌توانیم از مارها بیاموزیم.»
کیوان فو، یکی از پژوهشگران دانشگاه جان هاپکینز نیز در این ارتباط می‌گوید: «این نوع مار دارای مهارت‌های بسیاری است، زیرا می‌تواند به‌خوبی در محیط‌های مختلف حرکت و زندگی کند.» این دانشمندان مشاهده کردند که چگونه این جاندار به سادگی از پله بالا می‌رود. با انجام مجموعه‌ای از آزمایش‌ها، این مطالعه که در مجله Royal Society Open Science منتشر شده است، به این نتیجه رسید که مارها بدن خود را به 3بخش تقسیم می‌کنند. جلو و پشت این حیوان روی پله‌های افقی مثل یک موج به عقب و جلو می‌خزد، درحالی‌که بخش میانی بدن آنها محکم و معلق در هوا باقی می‌ماند تا پلی برای عبور از پله‌های بزرگ بسازد. دانشمندان متوجه شدند که بخش‌های خزنده بدن باعث ثبات و پایداری مارها می‌شود تا مانع از واژگون شدن آنها شود. 
با نزدیک‌تر شدن مار به پله، قسمت جلوی بدن آن طولانی‌تر و بخش عقب آن کوتاه‌تر می‌شود. در عین حال، بخش میانی بدن تقریبا به همان اندازه باقی می‌ماند و به شکل عمودی بین 2پله معلق می‌شود. اگر پله‌ها بلندتر و لغزنده‌تر باشد، مارها آهسته‌تر حرکت می‌کنند و حرکت خزنده خود را در قسمت جلو و عقب بدن کمتر کرده تا ثبات خود را حفظ کنند.

سیستم تعلیق
با استفاده از چنین اطلاعاتی، این تیم پژوهشی روباتی را تولید کرده که حرکات شاه‌مار را تقلید  و یک الگوی نوسانی شبیه به موج را تکرار می‌کند. پس از اینکه مار روباتیک آنها نتوانست از پله‌ها بدون کج‌شدن و سقوط بالا برود، این گروه پژوهشی یک سیستم تعلیق مانند سیستم تعلیق خودرو را به طراحی این روبات اضافه کردند که شامل فنری بین بدن و چرخ‌ها بود.
 این فنر توانست امکان بالا رفتن این روبات را از پله‌ها فراهم کند. پژوهشگران می‌گویند که مخلوق آنها حتی به سرعت واقعی مار نزدیک شده است. با این حال، با اضافه شدن این سیستم تعلیق به مار که البته برای ثبات دستگاه در پله‌های بزرگ ضروری بود، منجر به استفاده بیشتری از برق شد.
لی می‌گوید: «این روبات هنوز فاصله زیادی تا تکامل دارد، اما این نتایج برای پیشرفت فناوری روبات‌هایی که می‌توانند از موانع بزرگ بگذرند، امیدوار‌کننده است.»


تغییر وضعیت در بالا رفتن از پله
دانشمندان متوجه شدند که بخش‌های خزنده بدن، باعث ثبات و پایداری مارها می‌شود تا مانع از واژگون شدن آنها شود. با نزدیک‌تر‌شدن مار به پله، قسمت جلوی بدن آن طولانی‌تر و بخش عقب آن کوتاه‌تر می‌شود