रिपल बग से प्रेरित माइक्रोरोबोट पानी की सतह पर गति को नया रूप देते हैं

कई प्रमुख संस्थानों के वैज्ञानिकों की एक टीम जलीय माइक्रोरॉबोटिक्स को अगले स्तर तक ले जाने के लिए साथ आई है। पानी की सतह पर चलने वाले रिपल बग (Rhagovelia) से प्रेरित उनका काम एक दिन इंजीनियरों को ऐसी अत्यंत प्रतिक्रियाशील और फुर्तीली मशीनें बनाने में मदद कर सकता है, जो बिना मोटर के पानी की सतह पर फिसल सकें। इस खोज के बारे में जानने योग्य मुख्य बातें यहां दी गई हैं।

रिपल बग्स

रिपल बग छोटे कीट हैं जिनकी लंबाई केवल कुछ मिलीमीटर होती है, फिर भी वे तेज जलधारा और अशांति में बहुत कम प्रयास से आगे बढ़ सकते हैं। उनकी असाधारण गतिशीलता और उथल-पुथल वाले जलमार्गों को आसानी से पार करने की क्षमता लंबे समय से वैज्ञानिकों का ध्यान आकर्षित करती रही है।
रिपल बग पानी पर फिसलते हुए दिखाई देते हैं और कुछ लोग उनकी क्षमता की तुलना पैरों पर पंख होने से करते हैं। उन्हें हर्मीस जैसे प्राचीन यूनानी देवताओं का आशीर्वाद भले न मिला हो, लेकिन विकासक्रम ने उन्हें ऐसा बनाया है कि वे बिना थके जीवनभर लगातार पानी पर चल सकते हैं।

रिपल बग्स से प्रेरित जलीय माइक्रोरॉबोटिक्स में क्रांतिकारी अध्ययन

इस क्षमता से जलीय माइक्रोरॉबोटिक्स को आगे बढ़ाने की संभावना को देखते हुए इंजीनियरों ने यह गहराई से समझने का प्रयास किया कि रिपल बग पानी की सतह पर इतनी सहजता से कैसे चलते हैं। उनका अध्ययन¹ Ultrafast elastocapillary fans control agile maneuvering in Ripple Bugs and robots, जो Science में प्रकाशित हुआ, एक जैव-प्रेरित रोबोट प्रस्तुत करता है। यह रोबोट समान गतिशीलता और प्रणोद प्राप्त करने के लिए रिपल बग की अनूठी विधि अपनाता है।

रिपल बग्स पानी पर कैसे फिसलते हैं

इस प्रक्रिया का पहला चरण यह समझना था कि रिपल बग का शरीर उसकी विशिष्ट क्षमताओं को कैसे संभव बनाता है। इंजीनियरों ने कीट की टांगों की जांच से शुरुआत की। उन्होंने पाया कि इसकी संरचना में जैविक-यांत्रिक बुद्धिमत्ता समाहित है।
टीम ने दर्ज किया कि रिपल बग की टांगों के सिरों से जुड़े छोटे पंखे उसे पानी पर तैरने और बिना प्रयास के आगे बढ़ने में सहायता करते हैं। चपटे फीते के आकार वाले ये पंखे पानी की सतह पर मौजूद पृष्ठ तनाव और घर्षण बल का उपयोग करके प्रणोद पैदा करते हैं।

जलीय माइक्रोरॉबोटिक्स

सूक्ष्मदर्शी से जांच करने पर टीम ने देखा कि इन पंखों पर छोटे, चपटे कांटे हैं। उन पर और भी छोटे उप-कांटे लगे हैं, जो परस्पर लंबवत दिशाओं में अलग-अलग कठोरता वाली अनूठी सूक्ष्म संरचना बनाते हैं। ये पंखे लोचदार बल से अपने आप खुलते हैं और पानी में फैलकर कीट के लिए पंखों की तरह काम करते हैं।

स्रोत – Ajou University, Georgia Institute of Technology, Science

जब पानी से हटाया जाता है, तो पंखे उसी तरह बंद हो जाते हैं जैसे पेंटब्रश हटाने पर सिकुड़ता है। यह क्रिया पंख पर सीधे पानी की बूंदों के कैपिलरी बलों के कारण होती है, न कि कीट की किसी मांसपेशीय कार्रवाई के कारण।

इस बात की उम्मीद में, एक इंजीनियर ने रिपल बग की टांग को हटाकर उसे एक मानव बाल के सिरे पर रखा। फिर उसने बाल और रिपल बग की टांग को पानी की बूंद में डुबोया। कुछ ही सेकंड में पंख खुल गया, भले ही वह किसी शरीर से जुड़ा न हो, जिससे इंजीनियर के इस विश्वास की पुष्टि हुई कि जोड़ के आकारात्मक पहलू स्वचालित रूप से होते हैं।

जलीय माइक्रोरॉबोटिक्स थ्रस्ट उत्पादन

जब टीम पूरी तरह समझ गई कि रिपल बग अपनी बेजोड़ गतिशीलता कैसे प्राप्त करते हैं, तो वैज्ञानिकों ने एक माइक्रोरोबोट में इस प्रक्रिया की नकल करनी शुरू की। इस छोटे उपकरण की संरचना और कार्य रिपल बग जैसे हैं तथा इसका आकार भी लगभग समान है। इसका वजन 0.23 ग्राम था और इसकी टांगों में एक मिलीग्राम के इलास्टोकैपिलरी पंखे लगे थे।

परीक्षण और त्रुटि

शुरुआत में इंजीनियरों ने बेलनाकार पंखे आजमाए, लेकिन जल्द ही स्पष्ट हो गया कि उनमें प्रणोद पैदा करने की कठोरता और सिकुड़ने की वह लचक नहीं थी जो रिपल बग में होती है। अगले प्रयास में चपटे फीते के आकार वाला पंखा उपयोग किया गया।
एक मिलीग्राम के इस छोटे पंखे में 21 चपटे, फीते जैसे कांटे लगाए गए, जिन्हें रिपल बग की शारीरिक रचना की नकल करने के लिए बनाया गया था। इसके बाद टीम ने वास्तविक कीट की तुलना में उसका प्रदर्शन जांचा। परीक्षण के नतीजों ने इस माइक्रोरॉबोटिक्स उपलब्धि और भविष्य के डिजाइनों पर उसके संभावित प्रभाव को और स्पष्ट किया।

जलीय माइक्रोरॉबोटिक्स परीक्षण

परीक्षण चरण में वैज्ञानिकों ने माइक्रोरोबोट और वास्तविक रिपल बग दोनों का उपयोग किया। समूह ने प्रयोगशाला में जीवित कीटों पर 24 घंटे निगरानी रखी और उनकी औसत क्षमताएं तथा व्यवहार दर्ज किए। फिर इनकी तुलना उस छोटे माइक्रोरोबोट से की गई, जिसमें पंखे वाली टांगों का मानव-निर्मित संस्करण लगा था।

जलीय माइक्रोरॉबोटिक्स परीक्षण परिणाम

टीम ने पाया कि पंखे की सूक्ष्म संरचना बिना किसी अतिरिक्त नियंत्रण के स्वतंत्र रूप से काम करती है। वह खुल और बंद हो सकती थी, प्रणोद दे सकती थी तथा तेजी से गति बढ़ा और रोक सकती थी। मोड़ते समय बहुत कम ऊर्जा खर्च होने का पता चलना भी उत्साहजनक था और इस खोज को माइक्रोरॉबोटिक्स के लिए एक बड़ी उपलब्धि बनाता है।

वैज्ञानिकों ने बताया कि उन्होंने फल मक्खियों के तुलनीय प्रदर्शन प्राप्त किया। उपकरण पानी की सतह पर प्रति सेकंड अपने शरीर की लंबाई से 120 गुना दूरी तय कर सका और 50 मिलीसेकंड में पूरे शरीर को 96° मोड़ सका। ये क्षमताएं आज के उन उन्नत जलीय माइक्रोरोबोट से कहीं बेहतर हैं जो अभी भी प्रणोद के लिए मोटर पर निर्भर हैं।

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जलीय माइक्रोरॉबोटिक्स के प्रमुख लाभ

जलीय माइक्रोरॉबोटिक्स अध्ययन के कई संभावित लाभ हैं। इनमें कम ऊर्जा वाला प्रणोद प्रमुख है। बहुत छोटे और नैनो-स्तर के उपकरणों में जटिल यांत्रिक व्यवस्था या अधिक ऊर्जा मांगने वाले घटकों से बचना उपयोगी होता है।
आज वायरलेस तकनीक में बैटरी सबसे भारी घटक होती है। इसलिए जलीय माइक्रोरोबोट का प्रदर्शन सुधारने के पिछले प्रयास अक्सर अधिक ऊर्जा मांग और अलग ऊर्जा स्रोत ढोने की आवश्यकता के कारण विफल हुए। यह तरीका उस समस्या को दूर करता है और उथल-पुथल वाले जलमार्गों पर तेजी से चलने वाले माइक्रोरोबोट का रास्ता खोलता है।

थ्रस्ट उत्पादन को बढ़ाता है

आज की तकनीक से माइक्रोरॉबोट में अधिक प्रणोद प्राप्त करना लगभग असंभव हो सकता है। इनके आकार और वजन की कड़ी सीमाओं ने इन्हें कम गतिशीलता वाले उपयोगों तक सीमित रखा है। यह नई खोज स्थिति बदल सकती है और ऐसे उच्च-तकनीकी उपकरणों का युग शुरू कर सकती है जिन्हें कठिन परिवेश में लंबे समय तक काम करने के लिए भारी बैटरी की आवश्यकता न हो।

उच्च प्रदर्शन

इस तकनीक का एक और बड़ा लाभ तेज गति और फुर्ती है। पानी की सतह पर फिसलने वाली यह प्रणोद प्रणाली तेज गति पर उत्कृष्ट गतिशीलता देती है। ये विशेषताएं भविष्य के माइक्रोरोबोट को अधिक कुशल और उपयोगी बना सकती हैं।

जलीय माइक्रोरॉबोटिक्स के वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोग

यह अध्ययन जलीय रोबोट डिजाइन के एक नए युग का रास्ता खोलता है। अपने आकार को स्वयं बदलने वाले इन उपकरणों को प्रतिकूल जलमार्गों से निपटने के लिए पारंपरिक मोटरों की आवश्यकता नहीं होती। इसलिए वे चौबीसों घंटे ऐसे काम कर सकते हैं जो अन्य उपकरण नहीं कर पाते।

पर्यावरण निगरानी

पानी की सतह पर चलने वाले रोबोट पर्यावरण निगरानी के लिए आदर्श हो सकते हैं। ये छोटे रोबोट मिलकर जलमार्गों के स्वास्थ्य और प्रदूषण स्तरों की वास्तविक समय की तस्वीर बना सकते हैं। बैटरी तेजी से खर्च किए बिना अपने आप चलने की क्षमता प्रदूषण और अन्य प्रतिकूल पर्यावरणीय प्रभावों को रोकने में भी मदद करेगी।

आपदा राहत

कई लोग माइक्रोरॉबोटिक्स को आपदा राहत का भविष्य मानते हैं। नेटवर्क के रूप में काम करने वाले छोटे सेंसर और रोबोट जरूरतमंद लोगों को अधिक तेजी से खोज सकते हैं। इन रोबोटों की सूक्ष्म संरचना उन्हें बाढ़ग्रस्त नदियों, आर्द्रभूमियों या शहरी क्षेत्रों में जीवित लोगों की तलाश के लिए उपयुक्त बनाती है।

जलीय माइक्रोरॉबोटिक्स विकास की समयरेखा

पानी पर चलने वाले रोबोटों को स्थानीय नालों और धाराओं में दिखाई देने में कम से कम पांच वर्ष लग सकते हैं। अगला कदम इन माइक्रोरोबोट में सेंसर और अन्य उपयोगी सुविधाएं जोड़ना होगा। वैज्ञानिक इस काम को पूरा करने के लिए संभवतः औद्योगिक भागीदार खोजेंगे।

जलीय माइक्रोरॉबोटिक्स शोधकर्ता

University of California, Berkeley, Ajou University और Georgia Institute of Technology ने जलीय माइक्रोरॉबोटिक्स अध्ययन की सफलता में योगदान दिया। शोधपत्र में जैव-यांत्रिकी विशेषज्ञ Víctor Ortega Jiménez को प्रमुख लेखक बताया गया है और Professor Je-sung Koh तथा Dongjin Kim के महत्वपूर्ण योगदान का भी उल्लेख है।

जलीय माइक्रोरॉबोटिक्स का भविष्य

जलीय माइक्रोरॉबोटिक्स का भविष्य उज्ज्वल है। इन छोटे उपकरणों की मांग मजबूत है और इलेक्ट्रॉनिक्स के लघुकरण के साथ ये रोबोट सस्ते तथा अधिक लोगों के लिए उपलब्ध होंगे। अभी लक्ष्य इस खोज से अन्य कुशल और अनूठी यांत्रिक विधियां विकसित करना है, ताकि रोबोटों के लघुकरण की बाधाओं को दूर किया जा सके।

माइक्रोरॉबोटिक्स सेक्टर में निवेश

रोबोटिक्स क्षेत्र की कई कंपनियां ध्यान देने योग्य हैं। वे नई संरचनाओं और कृत्रिम बुद्धिमत्ता के एकीकरण से तकनीक की क्षमताओं को आगे बढ़ा रही हैं। यहां ऐसी एक कंपनी है जिसने बाजार में नवोन्मेषी और अग्रणी बने रहने के लिए पर्याप्त प्रयास किए हैं।

Microbot Medical Inc

Microbot Medical Inc. (MBOT ) को 2010 में अगली पीढ़ी के माइक्रोबोट का उपयोग करके चिकित्सा कार्य अधिक कुशलता और बेहतर निगरानी के साथ करने के लिए शुरू किया गया था। कंपनी की स्थापना Harel Gadot ने की और इसका मुख्यालय Hingham, Massachusetts में है।
2018 में Microbot Medical Inc. ने आरंभिक सार्वजनिक पेशकश की, जिससे उसे अपने उत्पादों और अनुसंधान एवं विकास को आगे बढ़ाने में सहायता मिली। कंपनी ने Liberty नामक दुनिया की पहली पूरी तरह डिस्पोजेबल, एकल-उपयोग रोबोटिक प्रणाली भी शुरू की। यह कैथेटर आधारित हृदय-वाहिका प्रक्रियाओं में सहायता करती है।

आज Microbot Medical Inc. स्वास्थ्य सेवा क्षेत्र को बेहतर बनाने के विशिष्ट उद्देश्य वाली लोकप्रिय रोबोटिक्स कंपनी है। इसके उत्पादों, बाजार स्थिति और चिकित्सा कार्यों पर समग्र ध्यान का संयोजन इसे उन निवेशकों के लिए आकर्षक विकल्प बनाता है जो चिकित्सा और रोबोटिक्स दोनों क्षेत्रों में हिस्सेदारी चाहते हैं।

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जलीय माइक्रोरॉबोटिक्स अध्ययन | निष्कर्ष

रिपल बग अध्ययन जैव-अनुकरण और उसे आधुनिक तकनीक में सफलतापूर्वक शामिल करने का उत्कृष्ट उदाहरण है। विकासक्रम को अरबों वर्षों की बढ़त मिली है, इसलिए उसमें आज के कई जटिल प्रश्नों के उत्तर हो सकते हैं। यह अध्ययन अधिक सक्षम और पर्यावरण-अनुकूल जलीय माइक्रोरॉबोटिक्स तथा अन्य नई तकनीकों का रास्ता खोलता है। इन इंजीनियरों का परिश्रम और दूरदर्शिता प्रशंसा के योग्य है।

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संदर्भित अध्ययन:

^{1. V.M. Ortega-Jimenez et al. Ultrafast elastocapillary fans control agile maneuvering in Ripple Bugs and robots. Science. Vol. 389 21 अगस्त 2025, p. 811. doi: 10.1126/science.adv2792.}