प्रकृति से प्रेरित होकर रोबोटिक्स कैसे आगे बढ़ सकता है

विज्ञान कथा लेखकों के लिए मनोरंजन का स्रोत होने से लेकर मानव समाज के विकास के उपकरण बनने तक, रोबोट और रोबोटिक्स ने लंबा सफर तय किया है। 

2016 से 2028 के बीच, वैश्विक रोबोटिक्स बाजार लगभग US$23 बिलियन से बढ़कर US$45 बिलियन से अधिक होने की उम्मीद है। अपनी शुरुआत में, रोबोटिक्स को ऐसा माना जाता था कि यह केवल औद्योगिक क्षेत्रों तक सीमित रहेगा। 

इसके विपरीत, अब रोबोटिक्स बाजार का आधे से अधिक हिस्सा सर्विस रोबोटिक्स से बना है। आजकल रोबोट ऑटोमोटिव उद्योग, रासायनिक उद्योग, इलेक्ट्रिक/इलेक्ट्रॉनिक उद्योग, खाद्य उद्योग, चिकित्सा उद्योग और कई अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग होते हैं। अधिक नवाचारी रूप से, रोबोटिक्स प्रदाता कृषि, घरेलू कार्य और मनोरंजन जैसे पारंपरिक क्षेत्रों में भी इसके उपयोग को सुनिश्चित कर रहे हैं। 

हालांकि यह सत्य है कि कई पारंपरिक क्षेत्रों में रोबोटिक्स की भूमिका परिवर्तनकारी रही है, क्या यह हमारे आसपास की दुनिया से कुछ सीख सकता है? आज हम उन परिस्थितियों को करीब से देखेंगे जहाँ रोबोटिक्स प्रकृति से प्रेरणा ले सकता है। 

बायो-प्रेरित रोबोटिक्स कैसे व्हर्लिगिग बीटल्स से खुद को समृद्ध कर सकता है

दुनिया के सबसे तेज़ तैरते कीट के रूप में जाने जाने वाले व्हर्लिगिग बीटल्स 100 मीटर प्रति सेकंड की त्वरण और 100 शरीर लंबाई प्रति सेकंड, अर्थात् सटीक रूप से 1 मीटर प्रति सेकंड की अधिकतम गति प्राप्त कर सकते हैं। लेकिन वे इस गति और त्वरण को कैसे हासिल करते हैं?

उनकी उड़ान रणनीति को शोधकर्ताओं द्वारा अध्ययन किया गया और जर्नल Current Biology में प्रकाशित किया गया। अध्ययन का शीर्षक था, ‘Whirligig Beetle Uses Lift-Based Thrust for Fastest Insect Swimming.’ 

शोध ने दो हाई-स्पीड कैमरों को विभिन्न कोणों पर समकालिक किया। परिणामस्वरूप एक वीडियो प्राप्त हुआ जिसमें उड़ान तंत्र – लिफ्ट-आधारित थ्रस्ट – को विस्तृत किया गया। यह प्रोपेलर की तरह काम करता है, जहाँ थ्रस्टिंग गति पानी की सतह के लंबवत होती है। यह तंत्र ड्रैग को कम करता है और अधिक गति के लिए अधिक संवेग प्रदान करता है। 

यह खोज क्यों महत्वपूर्ण है? जबकि यह सत्य है कि लिफ्ट-आधारित थ्रस्ट पहले से बड़े जीवों में पहचाना गया था, यह अध्ययन दर्शाता है कि यह घटना केवल 1 सेंटीमीटर की लंबाई के पैमाने पर भी लागू होती है। 

क्रिस रोह, सहायक प्रोफेसर, बायोलॉजिकल और एनवायरनमेंटल इंजीनियरिंग, कॉलेज ऑफ एग्रीकल्चर एंड लाइफ साइंस, के अनुसार, यह खोज बायो-प्रेरित रोबोटिक्स और अन्य इंजीनियरिंग समुदायों को पहले सही भौतिकी की पहचान करने और फिर रोबोटिक्स बनाते समय उस भौतिकी को संरक्षित करने की सलाह देती है। 

विशेष रूप से, रोह मानते हैं कि यह घटना अनक्रूड रोबोटिक जहाजों के विकास में उपयोगी हो सकती है, जो व्हर्लिगिग्स की लिफ्ट-जनरेटिंग प्रोपल्शन तंत्र का उपयोग करके बहुत छोटे और अधिक लचीले हो सकते हैं। संयुक्त राज्य इस प्रकार के नौकाओं को विकसित करने की प्रक्रिया में है, जो क्रू को आवास प्रदान करने की बाधाओं से मुक्त होंगी। 

यह शोध हमें रोबोटिक्स को नई रोशनी में देखने के लिए प्रेरित करता है। प्रकृति से संकेत लेना और उन्हें मानव-यांत्रिक डिज़ाइन में रिवर्स इंजीनियर करना हमेशा संभव है। हमने प्रकृति/मानव और मशीन के बीच इस प्रकार की सामंजस्य के कुछ और उदाहरण पाए हैं। 

ऑक्टोपस-प्रेरित रोबोट जिसे सॉफ्ट रोबोटिक्स का भविष्य माना गया

2016 में सिसिलिया लास्की, सेंट’अन्ना के बायोरोबोटिक्स संस्थान, पिसा, इटली की प्रोफेसर, द्वारा निर्मित ऑक्टोपस-प्रेरित रोबोट अत्यधिक लचीला था और अपने पर्यावरण पर अधिक संवेदनशीलता और सटीकता के साथ प्रतिक्रिया कर सकता था, जो तब तक विकसित अधिकांश सॉफ्ट रोबोट्स से बेहतर था। लास्की के शब्दों में:

“यह तुलनात्मक रूप से नया शोध क्षेत्र हमारे रोबोट्स की क्षमताओं और उनके उपयोग के क्षेत्रों के बारे में हमारी धारणाओं को उलटने की संभावना रखता है।”

रोबोट, जिसे बहुत कम कंप्यूटिंग शक्ति की आवश्यकता थी और कठिन सतहों पर चलने में अधिक कुशल था, तरल को अंदर खींच सकता था और फिर अपने शरीर से बाहर निकाल सकता था। यह अपने सभी आठ पैर का उपयोग करके खुरदरी समुद्री तल पर फुर्तीला चल सकता था। 

रोबोट को इलेक्ट्रो-एक्टिव पॉलिमर से बनाया गया था जो बिजली के संपर्क में आने पर मुड़ते थे। इस रोबोट ने 2016 की शुरुआत में भूमध्यसागरीय में सफल परीक्षण किया। इसके विकास ने सॉफ्ट रोबोटिक्स का क्षेत्र को तब से काफी प्रगति दिलाई है। 

एक उदाहरण में, 2017 में हार्वर्ड विश्वविद्यालय ने Octobot विकसित किया, एक सॉफ्ट रोबोट जिसमें सभी यांत्रिक घटकों को समकक्ष सॉफ्ट सिस्टम से बदल दिया गया था। इसे 3D-प्रिंट किया गया था और इसमें शक्ति और गति नियंत्रण को सुविधाजनक बनाने वाले इनलेड चैनल थे, जो गैस-आधारित न्यूमैटिक्स द्वारा संचालित थे। 

ऑक्टोपस-प्रेरित विकासों के अलावा, बायो-प्रेरित रोबोटिक्स ने अन्य जानवरों की भी नकल की। उदाहरण के लिए, École Polytechnique Fédérale de Lausanne के इंजीनियरों ने एक रोबोट विकसित किया जो सलामैंडर की गति की नकल करता है। 

अन्य शोधकर्ताओं की एक टीम ने साँपों से प्रेरणा ली। जटिल और जटिल भूभागों में चलने की उनकी क्षमता के कारण, ये रोबोट अंतरिक्ष अन्वेषण में उपयोगी साबित हो सकते हैं। 

Pleurobot और Snakebot: जटिल गतियों को संभव बनाने वाले रोबोटिक्स

Pleurobot प्रेरणा लेता है सलामैंडर की गति से। इसमें एक अनूठा कशेरुकी भाग है जो रोबोट को पानी में और बाहर सरकने में मदद करता है। इसमें 11 रीढ़ की हड्डी के खंड हैं। दृष्टि के हिसाब से, रोबोट का विकास मानव रीढ़ की हड्डी के कार्य और मस्तिष्क के साथ उसके अंतःक्रिया को पुनः उत्तेजित करने के उद्देश्य से किया गया था। 

रोबोट के माध्यम से सलामैंडर की गति की नकल करना एक महत्वपूर्ण突破 था क्योंकि सलामैंडर एक ही गति से रेंगना, चलना और तैरना बदल सकते हैं, केवल गति बदलते हैं। ऐसी नवाचार मशीनों और रोबोट्स में लागू होने पर परिवर्तनकारी और क्रांतिकारी साबित हो सकते हैं। 

दूसरी ओर, Snakebot कार्नेगी मेलॉन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के एक समूह की रचना थी। उन्होंने एक ऐसा रोबोट विकसित करने का लक्ष्य रखा जो कठिन भूभाग, मलबे और बाधाओं के बीच साँप की गति की नकल कर सके। यह रोबोट 37 इंच लंबा और 2 इंच व्यास का था और इसमें 16 जोड़ थे। अंतिम रिपोर्ट के अनुसार, नासा ने इन रोबोटों को अपने अंतरिक्ष अन्वेषण परियोजनाओं में तैनात किया था। 

इन विकासों और कई अन्य के साथ, प्रकृति से प्रेरणा लेने वाले रोबोट, जिन्हें बायो-प्रेरित रोबोटिक्स भी कहा जाता है, बड़े हो गए हैं। मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी, जो इंजीनियरिंग शिक्षा के लिए विश्व की सबसे प्रशंसित संस्थाओं में से एक है, ने अपने मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग के तहत बायो-प्रेरित रोबोटिक्स में एक कोर्स शुरू किया है। 

यह कोर्स “बायो-प्रेरित डिज़ाइन के लिए अंतर-विषयक दृष्टिकोण को प्रोत्साहित करने का इरादा रखता है, जिसमें विभिन्न रोबोटिक्स अनुसंधान क्षेत्रों, जैसे रोबोटिक्स, प्रॉस्थेटिक्स, और मानव सहायक प्रौद्योगिकियों के लिए लागू सिद्धांतों का निष्कर्षण शामिल है।”

केवल प्रमुख संस्थान ही नहीं, बल्कि बड़े पैमाने पर तकनीकी कंपनियां भी बायो-प्रेरित रोबोटिक्स में बहुत उत्साह के साथ शामिल हो रही हैं। उदाहरण के लिए, Boston Dynamics, जो 2021 में Hyundai द्वारा US$1.1 बिलियन के सौदे मूल्य पर अधिग्रहित की गई थी, ने एक ऐसा रोबोट विकसित किया जो कुत्ते की नकल करता है और कई कठिन कार्यों को पूरा करता है। इस चार-पैर वाले मशीन का नाम Spot रखा गया था। 

1. Boston Dynamics का Spot: एक चार-पैर वाला रोबोट जो कुत्ते की नकल करता है

एक सिरहीन पीला कुत्ता की तरह विकसित Spot, Boston Dynamics द्वारा, पहाड़ी चढ़ सकता था और सीढ़ियों पर चल सकता था। यह उपकरण US$74,500 में आया। यह कई उद्देश्यों की पूर्ति करता है, जैसे कारखानों, निर्माण स्थलों और खतरनाक वातावरणों का निरीक्षण, यह सीढ़ियों पर चढ़ सकता था और यहां तक कि उन्हें नेविगेट कर सकता था। 

Spot अब 24X7 बिना हस्तक्षेप के संचालन करने में सक्षम है। यह स्वयं को स्वायत्त रूप से चार्ज कर सकता है और नई बाधाओं के आसपास गतिशील रूप से पुनः योजना बना सकता है। आधिकारिक आंकड़ों के अनुसार, Spot रोबोट ने अब तक 1,000 से अधिक ग्राहकों तक पहुंच बनाई है। 

Spot विभिन्न उद्योगों की सेवा करता है, जिसमें विनिर्माण, ऊर्जा और प्राकृतिक संसाधन, निर्माण, शैक्षणिक और शैक्षिक संस्थान, और सरकार शामिल हैं। 

Hyundai ने सौदा बंद किया Boston Dynamics को अधिग्रहित करने के बाद, उसने कंपनी में 80 प्रतिशत हिस्सेदारी रखी। SoftBank ने, अपनी एक सहायक कंपनी के माध्यम से, शेष 20 प्रतिशत पर नियंत्रण रखा। 

Hyundai ने 21 मार्च, 2023 को 2022 के लिए अपने एकीकृत वित्तीय विवरण प्रकाशित किए। कंपनी ने 2022 में 6,126,969 मिलियन कोरियन वॉन कमाए, जो 2021 में 3,782,498 मिलियन कोरियन वॉन की तुलना में उल्लेखनीय वृद्धि है। 2022 में भुगतान किए गए लाभांश 7,207 मिलियन थे। 

2. ABB का SevenSense का अधिग्रहण: प्रकृति-प्रेरित रोबोट विकसित करने में एक突破

ABB, एक और वैश्विक रोबोटिक्स दिग्गज, ने हाल ही में Sevensense, एक स्विस स्टार्ट‑अप को खरीदा है, जो औद्योगिक रोबोटों की गतिशीलता बढ़ाने में विशेषज्ञता रखता है। विशेष रूप से, SevenSense सेंसर और AI‑संचालित रोबोटिक सिस्टम विकसित करता है जिनमें आँख और मस्तिष्क कार्यक्षमताएँ होती हैं, जिससे वे कारखानों में पूरे फ़ैक्टरी स्पेस में घूम सकें। 

समाधान केवल स्थिर चुंबकीय पट्टियों पर आधारित उत्पादन लाइनों तक सीमित नहीं रहेंगे। ये रोबोट 2 टन सामग्री को 1.5 मीटर प्रति सेकंड की गति से स्थानांतरित कर सकते हैं। इनके साथ छह कैमरे आते हैं। Sami Atiya, ABB के रोबोटिक्स और डिस्क्रीट ऑटोमेशन प्रमुख के अनुसार: 

“पुराने सिस्टम में, जब आपको 100 मीटर की उत्पादन लाइन बदलनी होती थी, जैसे नया उत्पादन सेल जोड़ना, रोबोट को मोड़ना असंभव था। अब हम इसे आसानी से कर सकते हैं।”

इसके नवीनतम उपलब्ध वित्तीय रिपोर्ट के अनुसार, ABB ने 2022 में वार्षिक राजस्व US$29.4 बिलियन दर्ज किया, जबकि 2021 में यह US$28.9 बिलियन था। 

3. Yamaha का मानव-सवार-प्रेरित Motobot

केवल समुद्री जीव और हमारे चार‑पैर वाले मित्र ही नहीं, रोबोट हम मनुष्यों से भी संकेत लेते हैं। Yamaha का अनूठा प्रोजेक्ट, Motobot, एक आदर्श मानवाकृति रोबोट बनाने का लक्ष्य रखता है जो बिना संशोधन के स्वायत्त रूप से वाहन चलाए। Motobot वाहन की गति, इंजन RPM, मशीन एटिट्यूड आदि डेटा लेकर वाहन को स्वायत्त रूप से संचालित कर सकता है। 

Yamaha आगे Motobot को उच्च‑सटीक GPS, सेंसर आदि के साथ सशक्त बनाने की योजना बना रहा है, ताकि इसे मशीन पोजीशन पहचान क्षमताएँ मिलें और यह रेसट्रैक पर सर्वोत्तम लाइन चुनने और मोटरसाइकिल के प्रदर्शन सीमा को समझने में अधिक विवेकपूर्ण निर्णय ले सके। 

Motobot को विकसित करने के लिए, Yamaha ने SRI International, एक प्रमुख वैश्विक अनुसंधान संस्थान, के साथ साझेदारी की है। दृष्टिकोण यह है कि MOTOBOT के विकास में सक्रिय तकनीकों, जैसे रोबोट नियंत्रण और मानव‑मशीन इंटरफ़ेस निर्माण, से प्रेरणा और ज्ञान प्राप्त किया जाए। 

FY 2022 के लिए उपलब्ध नवीनतम वार्षिक रिपोर्ट के अनुसार, Yamaha ने वर्ष में 408 अरब जापानी येन से अधिक राजस्व अर्जित किया, और कोर ऑपरेटिंग प्रॉफिट 43 अरब येन था। 

अंतहीन विकासों की सूची

हमारी सीमित अवधि में, हम कई गेम‑चेंजर उदाहरणों पर चर्चा कर सकते थे जहाँ रोबोटिक्स ने प्रकृति से महत्वपूर्ण प्रेरणा ली। हालांकि, उपलब्ध शोध प्रकाशनों की एक सर्वेक्षण दर्शाती है कि यह केवल हिमशिखर का एक हिस्सा था। अध्ययन, अनुसंधान, विकास और अनुप्रयोग की धारा के रूप में रोबोटिक्स ने प्रकृति से काफी प्रेरणा ली है और आगे भी लेता रहेगा। 

उदाहरण के लिए, रोबोटिक ड्रोन पक्षियों से काफी प्रेरित हैं। केवल उनके उड़ान तंत्र के संदर्भ में ही नहीं, पक्षी ड्रोन को खराब मौसम और तेज़ हवाओं में प्रभावी रूप से उड़ने के लिए भी प्रेरित करते हैं। 

डाइविंग पक्षियों ने Imperial College London के Aerial Robotics Laboratory में Aquatic Micro Air Vehicle (AquaMAV) के निर्माण को प्रेरित किया। ये AquaMAV उच्च गति से पानी में डुबकी लगा सकते हैं, फिर ऊपर आकर जल को जेट के माध्यम से बाहर निकालते हैं। ये समाधान जल नमूना संग्रह, बचाव मिशन या जल के नीचे अन्वेषण जैसे विभिन्न मामलों में उपयोग होते हैं। 

तितलियों ने माइक्रोबॉट्स को एक विशेष प्रकार की पंख संरचना से प्रेरित किया है, जो उन्हें अधिक दूरी तक उड़ने और दुर्घटनाओं से बचने में मदद कर सकती है। 

Boston Dynamics, वह कंपनी जिसे हमने पहले चर्चा की थी, का एक और रोबोट Atlas है, जो एक बुद्धिमान द्विपाद मानवाकृति रोबोट है। 

Jessiko एक जलरोबोट है जो पंखों का उपयोग करके पानी में चलती है। DelFly Micro एक 3.07‑ग्राम फ्लैपिंग‑विंग रोबोट है जो—नाम से स्पष्ट है—मक्खी से प्रेरित है। दुनिया ने कछुआ‑प्रेरित 3D‑प्रिंटेड, चार‑पैर वाले सॉफ्ट रोबोट्स का उदय भी देखा है। 

प्रकृति में लाखों जानवर और कीट हैं। इन जानवरों और कीटों की विकासात्मक क्षमताएँ उन्हें अद्भुत कार्य करने में सक्षम बनाती हैं। मनुष्य भी इसका अपवाद नहीं हैं। इन शरीरों के काम करने के तरीके को सीखना रोबोट्स के लिए कई अवसर खोल देगा। 

ऐसे कई कार्य जो मनुष्यों को जोखिमपूर्ण स्थानों पर ले जाने की आवश्यकता रखते हैं, इन रोबोट्स के माध्यम से किए जा सकते हैं। ये रोबोट न केवल इन कार्यों को पूरा कर सकते हैं बल्कि उन्हें अधिक गति, दक्षता, निपुणता और सटीकता के साथ कर सकते हैं। यह कई दोहरावदार कार्यों को संभाल कर मानव मस्तिष्क को अधिक समय दे सकता है ताकि वह वह कर सके जो वह सबसे बेहतर करता है: विचार उत्पन्न करना और नई चीजें बनाना, जिससे सभ्यता आगे बढ़े। 

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