GelBot - মোকাবেলা করার জন্য একটি নতুন 3D প্রিন্টিং পদ্ধতি

GelBot – মোকাবেলা করার জন্য একটি নতুন 3D প্রিন্টিং পদ্ধতি

3D-প্রিন্ট করা দানি মানুষের আঙুলের স্পর্শ দ্বারা বিকৃত।

রোবটগুলির ভবিষ্যত প্রজন্মগুলি আজ কারখানার মেঝেতে বিদ্যুৎ গতিতে সার্কিট বোর্ডগুলিতে সম্পূর্ণ যানবাহন বা সোল্ডার ইলেকট্রনিক্স একত্রিত করা থেকে খুব আলাদাভাবে কাজ করবে। তারা কারখানার হল ত্যাগ করবে এবং লোকেদের সাথে কাজ শুরু করবে, তাদের সঠিক মুহুর্তে একটি টুল হস্তান্তর করবে বা ভারী উপাদান একত্রিত করতে তাদের সহায়তা করবে। তারা কৃষিতে উপস্থিত হবে, ক্ষেতে ফসল কাটাতে বা ফল প্রক্রিয়া করতে সহায়তা করবে। এবং তারা ক্রমবর্ধমানভাবে লিভিং রুমে পাওয়া যাবে, সেখানে লোকেদের সমর্থন এবং বিনোদন দেবে বা তাদের একা একা অনুভব করবে।

অবশ্যই, এই রোবটগুলি আজকের শিল্প কারখানাগুলিতে পাওয়া বিশাল ধাতব সংকোচনের থেকেও আলাদা দেখাবে। তাদের নতুন ফাংশন সহ তাদের চেহারা পরিবর্তন হবে। যখনই তারা মানুষের সংস্পর্শে আসবে, তারা কোমল এবং নরম হবে যাতে তারা কাউকে আঘাত না করে – এবং এখানে “নরম” বলতে আসলে বোঝায় যে তারা মানানসই উপকরণ দিয়ে তৈরি; যে তাদের পৃষ্ঠ স্থিতিস্থাপক, নমনীয় এবং প্রসারিত হয়। অবশ্যই, একই সময়ে তারা বিস্তৃত সেন্সর প্রযুক্তির সাথে সজ্জিত যা যথাযথভাবে প্রতিক্রিয়া জানাতে সক্ষম হওয়ার জন্য অবিলম্বে প্রতিটি স্পর্শ এবং প্রতিটি পদ্ধতির নিবন্ধন করে। আজ, এই নরম ইলেকট্রনিক্স এবং রোবোটিক্সের বিকাশ বেশিরভাগই সিলিকন ইলাস্টোমারের মতো সিন্থেটিক উপাদানের উপর নির্ভর করে – একটি রাবার যা খুব ভাল ইলাস্টিক বৈশিষ্ট্যযুক্ত কিন্তু জীবাশ্মের উত্স। এর মানে হল যে যদি নরম রোবটগুলি ভবিষ্যতে স্মার্টফোনের মতো সর্বব্যাপী হয়ে ওঠে, তাহলে প্রযুক্তি-বর্জ্য আবারও উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পাবে। এটি প্রশ্ন উত্থাপন করে: বায়োডিগ্রেডেবল বিকল্পগুলি কোথায়? এবং যদি তারা বিদ্যমান থাকে, তাহলে আমরা কীভাবে সত্যিকারের ক্ষমতায়নকারী রোবট তৈরি করতে পারি যেগুলি তাদের পরিবেশে নড়াচড়া করে, অনুভূতি দেয় এবং প্রতিক্রিয়া জানায়?

অস্ট্রিয়ার লিঞ্জের জোহানেস কেপলার ইউনিভার্সিটির সফট ম্যাটেরিয়াল ল্যাবরেটরির প্রধান মার্টিন ক্যাল্টেনব্রুনার আমাদের ভবিষ্যত প্রযুক্তির জন্য এই ধরনের টেকসই বিকল্প অনুসন্ধান করেন। তার দলটি এমন প্রযুক্তির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে যা মানবদেহের সাথে ইন্টারফেস করে এবং তাই একইভাবে নরম এবং মানানসই। পরিধানযোগ্য ইলেকট্রনিক্স, প্রসারিত শক্তি সরবরাহ, এবং বায়োমিমেটিক রোবট মাত্র কয়েকটি উদাহরণ। এবং স্থায়িত্বকে সম্বোধন করে, তার দল এই নরম প্রযুক্তিগুলিতে একটি নতুন মোড় যোগ করে।

বৈজ্ঞানিক অগ্রগতি 2020 সালে অর্জিত হয়েছিল, যখন ক্যাল্টেনব্রুনার এবং তার দল বায়োডেগ্রেডেবল জেল (বায়োজেল) অত্যন্ত স্থিতিস্থাপক এবং টেকসই করার জন্য একটি মিতব্যয়ী উপায় আবিষ্কার করেছিল কিন্তু নিষ্পত্তি করা হলে তা অদৃশ্য হয়ে যায়। প্রচুর পরিমাণে বায়োপলিমার জেলটিনের উপর ভিত্তি করে, তাদের উপাদানগুলির নন-ডিগ্রেডেবল সিলিকন রাবারগুলির তুলনায় অনুরূপ বৈশিষ্ট্য এবং কার্যকারিতা ছিল, যা নরম রোবটে এর ব্যবহারের জন্য পথ তৈরি করে।

এখন, ডক্টরাল ছাত্র আন্দ্রেয়াস হেইডেন এবং ডেভিড প্রিনিঙ্গার এই বায়োজেলটিকে জটিল আকারে 3D প্রিন্ট করার জন্য একটি সিস্টেম তৈরি করেছেন। তারা আঙুলের মতো রোবট মুদ্রিত করেছে যা তাদের নিজস্ব বিকৃতি এবং তাদের আশেপাশের বস্তুগুলিকে বোঝার জন্য জটিল সেন্সর নেটওয়ার্ক ব্যবহার করে। ইপিএফএল-এর উপকরণ প্রকৌশলী ফ্লোরিয়ান হার্টম্যানের সাথে একসাথে, তারা বিখ্যাত জার্নাল সায়েন্স রোবোটিক্সে তাদের গবেষণা প্রকাশ করেছে।

অনুপ্রেরণার উৎস হিসেবে প্রকৃতি

নরম রোবোটিক্স অনুপ্রেরণার উৎস হিসেবে প্রকৃতি থেকে ব্যাপকভাবে উপকৃত হয়, রোবোটিক যন্ত্রপাতি এবং জীবন্ত প্রাণীর মধ্যে নিরাপদ মিথস্ক্রিয়া করার সহজাত উপায় প্রবর্তন করে। ক্যাল্টেনব্রুনার শীঘ্রই বুঝতে পেরেছিলেন যে নরম রোবোটিকগুলি মূলত প্রকৃতি দ্বারা অনুপ্রাণিত হওয়া সত্ত্বেও, প্রকৃতির সৃষ্টির একটি সহজাত “বৈশিষ্ট্য” অনুপস্থিত ছিল: জৈব অবক্ষয়যোগ্যতা। একবার একটি নরম রোবট তার জীবনের শেষ পর্যায়ে পৌঁছে গেলে, প্রায়শই এর উপাদানগুলিকে পুনর্ব্যবহার করার বা পরিবেশ বান্ধব পদ্ধতিতে বর্জ্য চিকিত্সা করার কোনও সহজ সমাধান নেই।

নরম রোবোটিক্সে বায়োডিগ্রেডেবল উপকরণগুলি প্রবর্তন করা যৌক্তিক সমাধান বলে মনে হয়, তবে বিদ্যমান উপকরণগুলি যথেষ্ট টেকসই ছিল না বা প্রক্রিয়া করা কঠিন ছিল। ক্যাল্টেনব্রুনার এবং তার দলকে বায়োপলিমার জেলটিনের উপর ভিত্তি করে জেলের মতো বায়োড্রাইভড উপকরণ তৈরি করার জন্য চালিত করা হয়েছিল, যা প্রচলিত সিন্থেটিক ইলাস্টোমারগুলির কার্যকারিতার সাথে মেলে, তবুও তাদের উদ্দেশ্যমূলক ব্যবহারের পরে সম্পূর্ণরূপে অবনমিত হয় – মূলত অস্তিত্বের কোনও চিহ্ন রেখে যায় না। প্রায় দুই বছর আগে, নেচার ম্যাটেরিয়ালস জার্নালে প্রকাশিত, তারা অন-স্কিন ইলেকট্রনিক্স এবং নরম রোবটের জন্য এই ধরনের জেলগুলিকে অপ্টিমাইজ করেছে। টেকসই অবক্ষয়যোগ্য বিল্ডিং ব্লক হিসাবে প্রাকৃতিকভাবে ঘটে যাওয়া উপকরণের উপর ভিত্তি করে, এটি একটি বিস্তৃতভাবে প্রযোজ্য জেলটিন-ভিত্তিক বায়োজেল যা একটি একক প্ল্যাটফর্মে স্থিতিস্থাপক অথচ টেকসই (নরম) রোবটের চ্যালেঞ্জিং চাহিদাগুলিকে একত্রিত করে। এটি অত্যন্ত প্রসারিত এবং স্থিতিস্থাপক এবং এর থার্মোপ্লাস্টিক। একটি বৈশিষ্ট্য যা উত্তপ্ত হলে উপাদানটিকে গলে যেতে দেয় এবং এটিকে 3D-প্রিন্টিংয়ের জন্য পুরোপুরি উপযুক্ত করে তোলে।

3D প্রিন্টিংয়ের মাধ্যমে জটিল আকার

নরম রোবটগুলির বিকৃত কাঠামো বানোয়াট এবং সমাবেশে চ্যালেঞ্জ তৈরি করে। প্রচলিত রোবটগুলির বিপরীতে যা পৃথক অংশগুলি থেকে একত্রে স্ক্রু করা হয়, নরম রোবটগুলি একচেটিয়া ব্লক হিসাবে তৈরি করা হয়। এই লক্ষ্যে, 3D প্রিন্টিং একটি বহুমুখী বানোয়াট কৌশল যা জটিল বস্তু তৈরি করতে দেয়। হেইডেন এবং প্রিনিঞ্জার তাদের বায়োজেল মুদ্রণের জন্য ফিউজড ডিপোজিশন মডেলিং (এফডিএম) এর উপর ভিত্তি করে একটি কাস্টম সিস্টেম ডিজাইন করেছেন। FDM হল আজকাল সবচেয়ে সাধারণ 3d প্রিন্টিং পদ্ধতিগুলির মধ্যে একটি এবং গলিত পলিমারের ফিউজিং এর উপর ভিত্তি করে যা ঠান্ডা হলে আবার শক্ত হয়ে যায়। বায়োজেল মুদ্রণের জন্য, উপাদানটি একটি মেডিকেল সিরিঞ্জে গলিত হয় এবং ডগা দিয়ে চেপে দেওয়া হয়, যা একটি বায়োজেল “থ্রেড” জমার দিকে নিয়ে যায় যা এক্সট্রুশনের পরে দ্রুত শক্ত হয়ে যায়। এই পদ্ধতিতে ত্রিমাত্রিক বস্তু গঠনের জন্য পরবর্তীতে বেশ কয়েকটি দ্বি-মাত্রিক স্তর একে অপরের উপর স্তুপীকৃত করা হয়।

XYZ ক্যালিব্রেশন কিউব এবং গামিবিয়ার মডেল জেলটিন-ভিত্তিক বায়োজেল কালি থেকে মুদ্রিত।

কিন্তু একটি মুদ্রণ ব্যর্থ হলে কি হবে? সাধারণত, আপনি আপনার মুদ্রণটি ফেলে দেবেন এবং পুনরায় চালু করবেন। একটি বায়োডিগ্রেডেবল দ্রবণ থাকার ফলে, আপনাকে বর্জ্য উৎপাদন নিয়েও চিন্তা করতে হবে না। বায়োডিগ্রেডেবল উপকরণ ব্যবহার করে এই পরিবেশ-বান্ধব ফ্যাব্রিকেশন পদ্ধতির পাশাপাশি, আমরা একটি অতিরিক্ত পুনঃব্যবহার চক্র চালু করেছি যেখানে বায়োজেল 5 বার পর্যন্ত পুনর্মুদ্রিত হয়, প্রাথমিক কর্মক্ষমতা মেট্রিক্সের 70% এরও বেশি বজায় রাখে। একটি বৃত্তাকার অর্থনীতির জন্য এই ধরনের পন্থা ব্যবহার করা কম ক্ষয়যোগ্য উপাদানগুলির জন্য আরও টেকসই সমাধান সক্ষম করবে।

উপলব্ধি সহ সর্বমুখী অ্যাকচুয়েটর

3D-প্রিন্টিং-এ বায়োডিগ্রেডেবল জেলের বানোয়াট প্রসারিত করে, গবেষকরা বিভিন্ন জটিল আকারে বহুমুখী নরম অ্যাকচুয়েটর তৈরি করতে সক্ষম হন এবং এমনকি তাদের পরিবেশের সাথে যোগাযোগ করতে দিতে সমন্বিত সেন্সর নেটওয়ার্কগুলি অন্তর্ভুক্ত করতে সক্ষম হন। তাদের বিজ্ঞান রোবোটিক্স প্রকাশনায়, তারা অ্যাকচুয়েটরের মতো একটি আঙুল প্রদর্শন করেছে যা চাপযুক্ত বায়ু দ্বারা চালিত হয় এবং হাতির কাণ্ড বা অক্টোপাস তাঁবুর মতো যে কোনও দিকে বাঁকতে পারে। অ্যাকচুয়েটরের মধ্যে তিনটি ইনফ্ল্যাটেবল চেম্বারের সংমিশ্রণ এবং একটি তুলা-টেক্সটাইল শক্তিবৃদ্ধির ব্যবহার এই গতিকে সম্ভব করে তোলে।

ইন্টিগ্রেটেড সেন্সর নেটওয়ার্ক সহ সম্পূর্ণরূপে সক্রিয় 3-চেম্বার অ্যাকুয়েটর মানুষের আঙুলের স্পর্শ সনাক্ত করে।

অতিরিক্তভাবে, অ্যাকচুয়েটরটিতে একটি বিতরণ করা সেন্সর নেটওয়ার্ক রয়েছে যা স্বচ্ছ উপকরণের মাধ্যমে আলো সংক্রমণের উপর ভিত্তি করে। এই সেন্সরগুলি অ্যাকচুয়েটরের নিজস্ব বাঁকানো অবস্থা এবং এর আশেপাশের বস্তুর সাথে প্রভাব সম্পর্কে তথ্য অর্জন করে। চোখ ছাড়াই, এই রোবটটি একটি বাধা সনাক্ত করতে এবং তার আশেপাশের এলাকা থেকে সরিয়ে দিতে সক্ষম। এই একক রোবোটিক উপাদানটির কার্যকারিতা দেখায় যে গতি এবং সংবেদন উভয়ই টেকসই উপাদান এবং বানোয়াট সমাধান দিয়ে অর্জন করা যেতে পারে, কর্মক্ষমতার উপর বড় ধরনের আপস না করে। এবং একবার তারা আর ব্যবহারযোগ্য না হলে, তারা সহজভাবে নিষ্পত্তি করা যেতে পারে। এটিকে পানিতে ডুবিয়ে রাখলে বায়োজেল ফোলা ও দ্রবীভূত হয় এবং এনজাইমের উপস্থিতিতে সম্পূর্ণ পচে যায়।

ট্যাগ: গ-গবেষণা-উদ্ভাবন


মার্টিন কাল্টেনব্রুনার জোহানেস কেপলার ইউনিভার্সিটি লিঞ্জের একজন পূর্ণ অধ্যাপক, সফট ম্যাটার ফিজিক্স ডিভিশন এবং এলআইটি সফট ম্যাটেরিয়ালস ল্যাবের প্রধান।

মার্টিন কাল্টেনব্রুনার জোহানেস কেপলার ইউনিভার্সিটি লিঞ্জের একজন পূর্ণ অধ্যাপক, সফট ম্যাটার ফিজিক্স ডিভিশন এবং এলআইটি সফট ম্যাটেরিয়ালস ল্যাবের প্রধান।


ফ্লোরিয়ান হার্টম্যান ইপিএফএল-এর সফট ট্রান্সডুসার ল্যাবরেটরির একজন পোস্ট-ডক্টরাল গবেষক।

ফ্লোরিয়ান হার্টম্যান ইপিএফএল-এর সফট ট্রান্সডুসার ল্যাবরেটরির একজন পোস্ট-ডক্টরাল গবেষক।


Andreas Heiden একজন Ph.D. জোহানেস কেপলার ইউনিভার্সিটি লিঞ্জের সফট ম্যাটার ফিজিক্স ডিভিশন এবং এলআইটি সফট ম্যাটেরিয়ালস ল্যাবের ছাত্র।

Andreas Heiden একজন Ph.D. জোহানেস কেপলার ইউনিভার্সিটি লিঞ্জের সফট ম্যাটার ফিজিক্স ডিভিশন এবং এলআইটি সফট ম্যাটেরিয়ালস ল্যাবের ছাত্র।


ডেভিড প্রিনিঙ্গার একজন পিএইচ.ডি. জোহানেস কেপলার ইউনিভার্সিটি লিঞ্জের সফট ম্যাটার ফিজিক্স ডিভিশন এবং এলআইটি সফট ম্যাটেরিয়ালস ল্যাবের ছাত্র।

ডেভিড প্রিনিঙ্গার একজন পিএইচ.ডি. জোহানেস কেপলার ইউনিভার্সিটি লিঞ্জের সফট ম্যাটার ফিজিক্স ডিভিশন এবং এলআইটি সফট ম্যাটেরিয়ালস ল্যাবের ছাত্র।