3डी प्रिंटिंग बायोमिमेटिक्स के माध्यम से रोबोटिक्स को सुरक्षित बना सकती है

इस महीने एडवांस्ड इंटेलिजेंट सिस्टम्स में प्रकाशित एक अध्ययन में रोबोटिक एक्ट्यूएटर के एक नए रूप का परिचय दिया गया है जो बायोमिमेटिक्स का उपयोग करके आपकी मांसपेशियों के समान गति उत्पन्न करता है। ये सॉफ्ट एक्ट्यूएटर इंजीनियरों को लचीले उपकरण बनाने में सक्षम बनाते हैं जो आकृतियों को मोड़ने या आकार बदलने जैसे अनोखे कार्य कर सकते हैं। आपको ये बातें जाननी चाहिए।

सॉफ्ट रोबोटिक्स

सॉफ्ट या 'गैर-अनुपालक' रोबोट एक बढ़ता हुआ क्षेत्र है जिसमें असीमित संभावनाएँ हैं। ये उपकरण संकरी दरारों, कोनों और अन्य परिस्थितियों में फिट होने के लिए खिसक और मुड़ सकते हैं जहाँ एक कठोर उपकरण विफल हो सकता है। इस प्रकार, सॉफ्ट रोबोटिक्स का बाजार बढ़ रहा है, और विश्लेषकों का अनुमान है कि 55.4 तक इसकी वार्षिक वृद्धि दर 2029% होगी।

पारंपरिक एक्ट्यूएटर्स की समस्याएं

सॉफ्ट रोबोटिक्स सेक्टर के विकास को सीमित करने वाला एक कारक एक्ट्यूएटर्स का वर्तमान चयन है। प्रत्येक एक्ट्यूएटर इकाई के लिए एक और मूवमेंट वेक्टर सक्षम करता है। हालाँकि, ये उपकरण गैर-अनुपालन रोबोटिक संरचनाओं में हार्ड पॉइंट बनाते हैं। ये हार्ड पॉइंट मूवमेंट की सच्ची स्वतंत्रता को रोकते हैं।

इसके अतिरिक्त, प्रत्येक गति सीमा के लिए एक और एक्ट्यूएटर की आवश्यकता होती है। इस प्रकार, वे इन उपकरणों के वजन और लागत में वृद्धि कर सकते हैं। भारी रोबोट अधिक ऊर्जा का उपयोग करते हैं, जो उन्हें कम उपयोगी, कुशल और उत्पादक बनाता है।

बेहतर एक्ट्यूएटर बनाने के लिए बायोमिमेटिक्स का उपयोग करना

RSI अध्ययन सॉफ्ट एक्ट्यूएटर के एक नए रूप पर गहन शोध किया गया है जो मानव मांसपेशियों से अधिक मिलता-जुलता है, क्योंकि यह एक ही समय में फैलता और सिकुड़ता है। यह संयोजन अधिक बल बनाता है और आपके शरीर को उस बल को अधिक कुशलता से स्थानांतरित करने में सक्षम बनाता है। अब तक, रोबोट इंजीनियर मुख्य रूप से ऐसे एक्ट्यूएटर पर ध्यान केंद्रित करते थे जो प्रक्रिया के दौरान उनकी कठोरता के बारे में बहुत कम चिंता के साथ फैल और सिकुड़ सकते थे।

स्रोत – एडवांस्ड इंटेलिजेंट सिस्टम्स

शोधकर्ताओं

नॉर्थवेस्टर्न और मैककॉर्मिक स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग के शोधकर्ता एक नए प्रकार के बायोमिमेटिक एक्ट्यूएटर की संभावनाओं का पता लगाने के लिए एक साथ आए। अध्ययन का नेतृत्व ताइकयंग किम ने किया। उन्हें प्रणव कार्तिक, रयान ट्रुबी और मैककॉर्मिक स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग में मैटेरियल साइंस एंड इंजीनियरिंग और मैकेनिकल इंजीनियरिंग के जूनियर प्रोफेसर डोनाल्ड ब्रेवर से मदद मिली। साथ मिलकर, इस अभिनव टीम ने एक नई विनिर्माण प्रक्रिया और कार्यशील प्रोटोटाइप बनाए और अपने नए बायोमिमेटिक एक्ट्यूएटर पर गहन शोध किया।

एक्ट्यूएटर की एक नई शैली

टीम ने जो पहला कदम उठाया वह था अपनी इकाई के शरीर को 3डी प्रिंट करना। शोधकर्ताओं को एक ऐसी संरचना खोजने की ज़रूरत थी जो झुक सके और मुड़ सके लेकिन ज़रूरत पड़ने पर दबाव को भी संभाल सके। विशेष रूप से, डिज़ाइन में धौंकनी होती है जो बढ़ते टॉर्क पर टॉर्शनल बकलिंग के माध्यम से स्वचालित रूप से मुड़ जाती है। यह पैंतरेबाज़ी एक पेचदार आकार बनाती है जो टॉर्शनल लोड को कुशलता से स्थानांतरित कर सकती है।

नौकरी के लिए बेहतर सामग्री

उन्हें जल्दी ही एहसास हो गया कि सामान्य 3D प्रिंटिंग एक्ट्यूएटर सामग्री कार्य को पूरा करने के लिए पर्याप्त लचीली नहीं होगी। बहुत विचार-विमर्श के बाद, उनके उपकरण के लिए थर्मोप्लास्टिक पॉलीयूरेथेन का उपयोग करने का निर्णय लिया गया। यह सामग्री आपके द्वारा प्रतिदिन उपयोग किए जाने वाले बहुत से सामानों में पाई जाती है। यह वह रबर जैसी सामग्री है जिसका उपयोग आपके सेल फोन केस और अन्य सामान को सुरक्षित रखने के लिए किया जाता है। विशेष रूप से, यह सामग्री खिंचाव योग्य है और यदि आवश्यक हो तो टॉर्सनल टॉर्क को संभाल सकती है।

एकल मोटर

शोधकर्ताओं ने पारंपरिक एक्ट्यूएटर्स में जो सबसे बड़ा बदलाव किया, वह था कई मोटरों की ज़रूरत को खत्म करना। उनका उपकरण सिर्फ़ एक मोटर को घुमाकर डिवाइस को फैलाने और सिकोड़ने से कई तरह की आकृतियाँ और सिर कई दिशाओं में बना सकता था।

अद्वितीय आंदोलन

सिंगल-मोटर डिज़ाइन इन रोबोट को अधिकतम लचीलापन प्रदान करता है। यह अपने पर्यावरण और लक्ष्यों की ज़रूरतों को पूरा करने के लिए विस्तार और मोड़ सकता है। इसके अलावा, सिंगल-मोटर डिज़ाइन लागत को कम करता है और भविष्य के उपकरणों के डिज़ाइन को सरल बना सकता है।

रोबोट क्रॉलर

टीम द्वारा बनाया गया पहला उपकरण 26 सेंटीमीटर लंबा रोबोट क्रॉलर था। यह इकाई सर्वो द्वारा लगाए गए टॉर्क के आधार पर विस्तारित और मुड़ सकती है। रोबोट खींचने वाली गति बनाकर कीड़े की तरह चलने में सक्षम है जो इसे 32 सेंटीमीटर प्रति मिनट की गति से जटिल वातावरण में नेविगेट करने में सक्षम बनाता है।

टीम ने एक सार्वजनिक वीडियो में अपने क्रॉलर का परीक्षण किया। यूनिट को एक जटिल पाइप से अपना रास्ता बनाते हुए देखा जा सकता है, जिसके लिए रोबोट को आज़ादी पाने के लिए तंग मोड़ पूरे करने की ज़रूरत होती है। डिवाइस आसानी से तंग घुमावदार मोड़ों को सफलतापूर्वक पार करने में सक्षम थी।

क्रॉलर परीक्षण के परिणाम सकारात्मक आए। रोबोट 45% लम्बाई बढ़ाने में सक्षम है, जिससे यह ज़रूरत पड़ने पर लंबा और पतला हो सकता है। इसके अतिरिक्त, टीम ने पाया कि यूनिट में अधिकतम अवरुद्ध पुशिंग बल लगभग 8 N है।

कृत्रिम बाइसेप

टीम द्वारा प्रदर्शित किया गया अगला प्रोटोटाइप एक रोबोटिक बाइसेप था। इस डिवाइस में 6-अक्षीय लोड सेल, रैखिक गाइड और एक एकल सर्वो को एकीकृत किया गया था ताकि मानव बाइसेप के समान टॉर्क और गति उत्पन्न की जा सके।

यह डिवाइस सॉफ्ट शाफ्ट के समान ही रबर सामग्री से बना है। यह डिज़ाइन नॉनलाइनियर, विस्कोइलास्टिक प्रतिक्रियाएँ प्रदान करता है। इन क्रियाओं के परिणामस्वरूप हिस्टैरिसीस बल-विस्थापन प्रतिक्रिया होती है, जिससे डिवाइस मानव हाथ जैसी वस्तुओं को मोड़ने में सक्षम हो जाती है।

इंजीनियरों ने अपनी रोबोटिक बाइसेप की क्षमताओं को देखने के लिए उसका परीक्षण किया। यूनिट ने बिना किसी असफलता के 500 ग्राम वजन को 5,000 बार सफलतापूर्वक उठाया। ये परिणाम रोबोट की हरकतों के लिए नए दृष्टिकोण की दोहराव और प्रभावशीलता को प्रदर्शित करते हैं।

टेस्ट

परीक्षण चरण ने शोधकर्ताओं को मूल्यवान प्रतिक्रिया प्रदान की जो इस डेटा का उपयोग करके अपने भविष्य के डिजाइनों को बेहतर बनाने की कोशिश करेंगे। इंजीनियर एक्ट्यूएटर टॉर्क, पुशिंग और पुलिंग प्रेशर, तन्य शक्ति और अन्य महत्वपूर्ण तनाव परीक्षणों सहित महत्वपूर्ण जानकारी को पकड़ने के लिए उत्सुक थे जो नए सेटअप की अधिकतम क्षमताओं को निर्धारित करने में मदद कर सकते हैं।

फ़ायदे

शोधकर्ताओं के अध्ययन का बाज़ार पर गहरा प्रभाव पड़ सकता है। सॉफ्ट रोबोटिक्स का क्षेत्र लगातार विस्तार कर रहा है और जैसे-जैसे इन उपकरणों का उत्पादन बढ़ रहा है, इनके लाभ और भी स्पष्ट होते जा रहे हैं। यहाँ कुछ ऐसे तरीके दिए गए हैं जिनसे यह शोध सॉफ्ट रोबोटिक्स बाज़ार को आगे बढ़ाने में मदद कर सकता है।

रोबोट को सुरक्षित बनाएं

सॉफ्ट रोबोट बनाने के लिए जोर दिए जाने का एक मुख्य कारण यह है कि उनके साथ काम करना ज़्यादा सुरक्षित है। जितने ज़्यादा निर्माता रोबोटिक्स को अपने कार्यबल में एकीकृत करना चाहेंगे, उतना ही इंसानों और रोबोट के साथ-साथ काम करना आम बात हो जाएगी। कई कारणों से सॉफ्ट रोबोट ज़्यादातर परिदृश्यों में कहीं बेहतर काम के साथी साबित होते हैं।

एक बात यह है कि अगर आप उनसे टकराते हैं तो वे आपको नुकसान पहुंचाने की संभावना कम रखते हैं। धातु के पाइप से टकराना ही काफी दर्दनाक होता है। अगर धातु का उपकरण हिल रहा हो और आपसे टकरा जाए तो दर्द और भी बढ़ सकता है। सॉफ्ट रोबोट हल्की टक्कर और टकराव के कारण होने वाली छोटी-मोटी चोटों को खत्म करने में मदद करेंगे।

सॉफ्ट रोबोट ऐसे वातावरण में काम कर सकते हैं जहाँ पारंपरिक रोबोट का इस्तेमाल करना बहुत खतरनाक माना जाता है। उदाहरण के लिए, वे भविष्य में पशुधन बढ़ाने में मदद कर सकते हैं। फिलहाल, ये उपकरण पारंपरिक हार्ड रोबोट की तुलना में मानव-केंद्रित वातावरण के लिए बेहतर अनुकूल हैं।

कम लागत

अध्ययन का सबसे बड़ा लाभ बचत है। रोबोटिक सर्वर और हार्ड रोबोट बनाना एक महंगा काम है, जिसने दशकों से इसे ज़्यादातर हाई-एंड बड़े निर्माताओं तक सीमित कर दिया है। हाल ही में मिली सफलताओं ने छोटे ऑपरेशनों के लिए खेल के मैदान को समतल करने में मदद की है।

यह नवीनतम विकास लागत को और कम करता है। शोधकर्ताओं के दस्तावेज़ों के अनुसार, उनके द्वारा इस्तेमाल किए गए रोबोट प्रोटोटाइप की सामग्री की लागत केवल $3 थी, जिसमें सर्वो शामिल नहीं था। यह सस्ता विकल्प अधिक एकीकरण के द्वार खोलता है क्योंकि ऐसे कई कार्य हैं जो रोबोट कर सकते हैं, लेकिन लागत की सीमाओं ने अभी तक उनके उपयोग को सीमित कर दिया है। जल्द ही, कम लागत वाले सॉफ्ट रोबोटिक्स आपके दैनिक जीवन में मददगार साबित हो सकते हैं।

नियमित 3D प्रिंटर का उपयोग करें.

एक और सफलता 3डी प्रिंटर-अनुकूल बायोमिमेटिक एक्ट्यूएटर का आविष्कार था। इन उपकरणों को एक तैयार 3डी प्रिंटर का उपयोग करके बनाने की क्षमता का अर्थ है कि कोई भी शोधकर्ता के अध्ययन परिणामों को एकीकृत करके नए और अभिनव सॉफ्ट रोबोटिक डिज़ाइन बना सकता है।

एकीकृत

शोधकर्ताओं को इस बात पर गर्व है कि उनके नए एक्ट्यूएटर को आज के रोबोटिक डिज़ाइनों में सहजता से एकीकृत किया जा सकता है। यह कदम अपनाने और नवाचार को सरल बनाने में मदद करेगा। इससे डेवलपर्स को अपने शोध पर तुरंत प्रतिक्रिया प्राप्त करने में भी मदद मिलेगी क्योंकि अधिक इंजीनियर उनकी रणनीति का लाभ उठा पाएँगे।

वर्तमान बाजार नेता

सॉफ्ट रोबोटिक्स बाजार में शीर्ष खिलाड़ियों के बीच कुछ गंभीर प्रतिस्पर्धा है। हाल ही में किए गए एक अध्ययन में पाया गया कि केवल 5 शीर्ष निर्माता सॉफ्ट रोबोटिक्स बाजार के 40% हिस्से को नियंत्रित करते हैं। इसी अध्ययन में पाया गया कि अपनाने के मामले में उत्तरी अमेरिका इस दौड़ में सबसे आगे है। कुछ शीर्ष निर्माताओं में पार्कर हनीफिन, एसआरटी, मायोमो, बायोनिक लैबोरेटरीज और पैनासोनिक शामिल हैं।

1. साइबरडाइन

साइबरडाइन एक साइबरनेटिक्स तकनीक फर्म है जो दक्षता और क्षमताओं का एक नया स्तर बनाने के लिए एआई, रोबोटिक्स और सूचना प्रणालियों को मिलाना चाहती है। कंपनी साइबरनेटिक्स बाजार में अग्रणी है और इसे सॉफ्ट रोबोटिक उपकरणों के शीर्ष शोधकर्ताओं और निर्माताओं में से एक के रूप में मान्यता प्राप्त है।

साइबरडाइन ने कुछ प्रभावशाली वृद्धि देखी है। कंपनी ने एक ही वर्ष में अपने राजस्व में +52% की वृद्धि देखी जो ¥2.15 बिलियन से बढ़कर ¥3.29 बिलियन हो गई। इस वृद्धि का अधिकांश श्रेय चिकित्सा उपकरण क्षेत्र में सफल उपक्रमों को दिया जा सकता है।

2. सॉफ्ट रोबोटिक्स

सॉफ्ट रोबोटिक्स इस क्षेत्र में एक और प्रमुख खिलाड़ी है। यह फर्म स्वचालित विनिर्माण और कृषि कार्यों में माहिर है। इसके उपकरण उन्नत दृश्य निरीक्षण समाधान और एआई एल्गोरिदम को एकीकृत करते हैं ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि उनका उपकरण सटीकता के साथ वस्तुओं को चुन, छांट और निर्धारित कर सके।

सॉफ्ट रोबोटिक्स ने एक सॉफ्ट ग्रिप हैंड पेश किया है जो 3D विज़न और AI का लाभ उठाकर जटिल कार्यों को पूरा करता है जो पहले केवल मनुष्यों के साथ ही संभव थे। ये उपकरण उत्पादकों को उच्च गति वाली पिकिंग, सॉर्टिंग और पैकेजिंग क्षमताओं के साथ सशक्त बनाते हैं। विशेष रूप से, सॉफ्ट रोबोटिक्स इस बात का एक बेहतरीन उदाहरण है कि कैसे सॉफ्ट रोबोट उत्पादकता में सुधार कर सकते हैं।

3. एको बायोनिक होल्डिंग्स

(EKSO )

एक्सो बायोनिक्स होल्डिंग्स एक्सोस्केलेटन तकनीक में एक वैश्विक अग्रणी कंपनी है। कंपनी की तकनीक स्वास्थ्य सेवा और विनिर्माण, दोनों क्षेत्रों में विविध भूमिकाएँ निभाती है। वे वर्तमान में विभिन्न प्रकार के एक्सोस्केलेटन प्रदान करते हैं जिनका उपयोग विशेष रूप से पुनर्वास, चिकित्सा और गतिशीलता संबंधी समस्याओं से पीड़ित लोगों के उपचार में मदद के लिए किया जाता है।

एक्सो ऊपरी धड़ और निचले शरीर, दोनों के लिए एक्सोस्केलेटन प्रदान करता है। ये उपकरण पहनने वाले को बिना थके ज़्यादा दूरी तय करने, ज़्यादा वज़न उठाने और ज़्यादा तनाव सहने में सक्षम बनाते हैं। कंपनी की स्थिति और अग्रणी उत्पादों ने 2022 से उसे भारी राजस्व वृद्धि हासिल करने में मदद की है।

बायोमिमेटिक एक्ट्यूएटर से लाभ उठाने वाली कंपनियां

कई कंपनियाँ शोधकर्ताओं के अध्ययन का उपयोग करके अपनी मौजूदा पेशकशों में सुधार कर सकती हैं। ये कंपनियाँ पहले से ही बाज़ार में सक्रिय हैं और ऐसे उत्पाद पेश करती हैं जिनमें इस तकनीक से बेहतर दक्षता, कम ओवरहेड या बेहतर पेशकश के मामले में सुधार देखने को मिल सकता है।

रीवॉक रोबोटिक्स

रीवॉक बायोनिक वॉकिंग सिस्टम प्रदाता है। कंपनी ने अपने अभिनव दृष्टिकोण और फोकस की बदौलत हजारों लोगों को अपनी गतिशीलता वापस पाने में मदद की है। रीवॉक रोबोटिक्स अपने अनूठे उत्पादों का उपयोग करके पैराप्लेजिक लोगों को अपने जीवन पर नियंत्रण पाने में मदद करना चाहता है।

रीवॉक बायोनिक वॉकिंग असिस्टेंट में सर्वो-पावर्ड लेग स्ट्रैप, बैकपैक बैटरी और कलाई पर लगा रिमोट है। इस डिवाइस को संकेत मिलने पर चलने या स्वचालित रूप से हरकत का पता लगाने के लिए सेट किया जा सकता है। इस मोड में, सिस्टम न्यूनतम प्रयास के साथ पहनने वाले की हरकतों को बढ़ा सकता है।

रीवॉक रोबोटिक्स की सर्वसम्मत रेटिंग है "खरीदने के लिए” बाजार में अपनी स्थिति के कारण। कंपनी अपने अनूठे डिजाइन और उत्पादों के साथ आगे बढ़ना जारी रखती है। एआई और बायोमिमेटिक एक्ट्यूएटर्स जैसी अतिरिक्त तकनीक की शुरूआत भविष्य में उनकी इकाइयों की लागत को काफी कम कर सकती है।

राइटहैंड रोबोटिक्स

राइटहैंड रोबोटिक्स एक और सॉफ्ट रोबोट निर्माता है। यह कंपनी बोस्टन में स्थित है और ऐसे उत्पादों का चयन करती है जो बाजार में कुशल पिकिंग समाधान प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। कंपनी अपने रोबोट सॉर्टिंग विकल्पों की मदद से खुदरा विक्रेताओं को सुव्यवस्थित ऑनलाइन वाणिज्य संचालित करने के लिए सशक्त बनाना चाहती है।

उल्लेखनीय रूप से, राइटहैंड रोबोटिक्स को अपने प्रयासों के लिए कई पुरस्कार मिले हैं। कंपनी को रोबोटिक्स कंपनी ऑफ द ईयर क्षेत्र में अपने उत्कृष्ट कार्य के लिए न्यू इंग्लैंड वेंचर कैपिटल एसोसिएशन (एनईवीवाई) पुरस्कार से सम्मानित किया गया।

बायोमिमेटिक्स सभी के लिए जीवन को आसान बना देगा।

भविष्य में, रोबोट कई और पदों पर आसीन होंगे। सॉफ्ट रोबोट इस एकीकरण को आगे बढ़ाने में मदद करेंगे क्योंकि ये उपकरण पारंपरिक इकाइयों की तुलना में मनुष्यों के साथ काम करने के लिए बेहतर अनुकूल हैं। फ़िलहाल, इन इंजीनियरों द्वारा किए गए शोध से रोबोट को दुर्लभ से बेहद किफ़ायती विकल्प बनाने में मदद मिल सकती है जिसे कोई भी खरीद सकता है। इसलिए, इन विकासों पर नज़र रखना बुद्धिमानी है।

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