मेंढक की मांसपेशी से चलने वाला बिना तार का रोशनी-नियंत्रित मंता रे रोबोट

चीन की विज्ञान अकादमी के शेनयांग स्वचालन संस्थान (SIA) के शोधकर्ताओं ने एक बिना तार वाला, रोशनी से नियंत्रित मंता रे रोबोट बनाया है, जिसके पंख एक बुलफ्रॉग की टांग से लिए गए असली जैविक मांसपेशी से चलते हैं। यह काम बायोसिंक्रेटिक रोबोटिक्स के अंतर्गत आता है, जो बायोहाइब्रिड रोबोटिक्स की एक शाखा है और मशीनों में मोटर, न्यूमेटिक्स या हाइड्रॉलिक्स की जगह जीवित ऊतक का इस्तेमाल करती है।

टीम ने 2022 के अपने पिछले मंता रे रोबोट में प्रयोगशाला में उगाई गई मांसपेशी का इस्तेमाल किया था, लेकिन इस बार उन्होंने मेंढक की टांग से ग्रैसिलिस नाम की एक लंबी कंकाल मांसपेशी सीधे निकाली। प्राकृतिक मांसपेशी अपनी स्वाभाविक रेशा संरचना बनाए रखती है, जिससे प्रयोगशाला में उगाई गई अपेक्षाकृत कमज़ोर मांसपेशी की तुलना में बेहतर संकुचन क्षमता मिलती है, ऐसा शोधकर्ताओं का कहना है। 1 हर्ट्ज़, 5 वोल्ट और प्रति स्पंद 10 मिलीसेकंड की इष्टतम उत्तेजना पर, मांसपेशी ने 6.5 न्यूटन का स्थिर संकुचन बल पैदा किया और लगभग 25% सिकुड़ी। अधिक तीव्र उत्तेजना में, अधिकतम बल 9.4 न्यूटन तक पहुंचा। यह ऊतक 11 दिनों तक विद्युत उत्तेजना के प्रति सक्रिय रहा और सात दिनों तक रोबोट को भरोसेमंद ढंग से चलाता रहा।

बिना तार के चलने के लिए, रोबोट की पीठ पर छोटे गैलियम आर्सेनाइड फोटोवोल्टिक मॉड्यूल लगे हैं। ऑपरेटर उन पर 808-नैनोमीटर की निकट-अवरक्त लेज़र किरण डालता है। कोशिकाएं उस रोशनी को बिजली में बदलती हैं, जो मांसपेशी की सतह पर मौजूद तंत्रिकाओं तक पहुंचकर संकुचन को ट्रिगर करती है। बाईं और दाईं ओर के फोटोवोल्टिक हिस्सों पर लेज़र कब और कहां पड़ती है, इसे नियंत्रित करके शोधकर्ता हर तरफ अलग-अलग संकुचन शुरू कर सकते हैं। ये मांसपेशियां रोबोट के पंखों से यांत्रिक रूप से जुड़ी हैं, इसलिए संकुचन और शिथिलन मिलकर एक फड़फड़ाने वाली गति बनाते हैं जो रोबोट को आगे बढ़ाती है या मोड़ती है।

रोबोट ने औसतन 0.54 शरीर-लंबाई प्रति सेकंड की सीधी गति हासिल की, यानी लगभग 2.7 सेंटीमीटर प्रति सेकंड। यह कुछ पलों के लिए दो शरीर-लंबाई प्रति सेकंड तक भी पहुंचा, जिसे शोधकर्ता कंकाल-मांसपेशी से चलने वाले किसी भी बायोसिंक्रेटिक रोबोट की अब तक की सबसे तेज़ सापेक्ष गति बताते हैं। यह अपनी शरीर-लंबाई के आठवें हिस्से के भीतर मुड़ सकता था, अधिकतम 21 डिग्री प्रति सेकंड की मोड़ गति तक पहुंचा, और लगभग 17 सेकंड में एक पूरा गोलाकार पथ पूरा किया।