खोज-और-बचाव मिशन से लेकर आर्थोपेडिक थेरेपी और कई अन्य अनुप्रयोगों तक, सॉफ्ट रोबोट और पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरण कई क्षेत्रों के लिए शानदार संभावनाएं दिखाते हैं।हालाँकि, उन्हें कार्यात्मक और उपयोग में व्यावहारिक बनाने के लिए डिज़ाइन करना चुनौतीपूर्ण साबित हुआ है।

प्रोफेसर रेबेका क्रेमर-बोटिग्लियो की प्रयोगशाला में, शोधकर्ताओं की एक टीम ने जटिल इलेक्ट्रॉनिक्स विकसित किया है जो अपने मूल आकार से काफी आगे तक फैल सकता है।इसके अलावा, सिस्टम को विभिन्न उपयोगों के लिए आसानी से अनुकूलित किया जा सकता है।परिणाममें उनके काम प्रकाशित होते हैंविज्ञान रोबोटिक्स.

स्ट्रेचेबल रोबोट का क्षेत्र अक्सर उपकरणों के कठोर और नरम घटकों के बीच इंटरफेसिंग से बाधित होता है।अर्थात्, उन्हें जटिल सर्किटरी की आवश्यकता होती है जो वर्तमान में उनके नरम शरीर में कसकर एकीकृत होने के लिए बहुत कठोर है।परिणामस्वरूप, डिज़ाइनर अपने उपकरणों को बाहरी सर्किट बोर्डों के साथ जोड़ते हैं, जो उपकरणों की कार्यक्षमता को ख़त्म कर देता है।

उस उद्देश्य के लिए, क्रेमर-बोटिग्लियो की प्रयोगशाला में शोधकर्ताओं ने Arduino के व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले ओपन-सोर्स इलेक्ट्रॉनिक्स प्लेटफॉर्म के स्ट्रेचेबल संस्करण विकसित किए और उन्हें सॉफ्ट रोबोट में एम्बेड किया।न केवल ये उपकरण काफी हद तक खिंचते हैं और डिज़ाइन के अनुसार अभी भी काम करते हैं, बल्कि इन्हें स्केलेबल और आसानी से पुन: प्रस्तुत करने के लिए बनाया गया था।

यह सबसे जटिल सर्किट है जिसे काफी हद तक फैलाने में सक्षम होने के लिए प्रदर्शित किया गया है - सॉफ्ट रोबोट और पहनने योग्य उपकरणों को विकसित करने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम जो स्ट्रेचेबिलिटी के लिए कंप्यूटिंग शक्ति का त्याग नहीं करते हैं।

आज अधिकांश सॉफ्ट रोबोट कठोर Arduino-शैली माइक्रोकंट्रोलर द्वारा नियंत्रित होते हैं।रोबोट की नरम सामग्री और कठोर सर्किटरी के बीच बेमेल को समायोजित करने के लिए, डिजाइनर अक्सर इलेक्ट्रॉनिक्स को रखने की कोशिश करेंगे जहां यह स्ट्रेचिंग में कम से कम हस्तक्षेप पैदा करेगा।

हालाँकि, क्रेमर-बोटिग्लियो की प्रयोगशाला में, शोधकर्ताओं ने सर्किटरी को उनकी मजबूती को दर्शाने के लिए विशेष रूप से उच्च-तनाव वाले स्थानों पर रखा।यह अन्य रोबोटिस्टों को अपने उपकरणों को डिज़ाइन करने में अधिक स्वतंत्रता प्रदान करता है।शोधकर्ताओं के उपकरणों में, कठोर और नरम घटकों के बीच संपर्क के 70 से अधिक बिंदु थे जो सभी अनुप्रयोग और परीक्षण में फैले हुए थे।

अध्ययन की मुख्य लेखिका और पीएच.डी. स्टेफ़नी वुडमैन ने कहा, "हम अपनी विनिर्माण प्रक्रिया के साथ सामान्य बाधाओं को दूर करने में सक्षम थे और वास्तव में कई स्ट्रेचेबल Arduinos बना सके।"क्रेमर-बोटिग्लियो की प्रयोगशाला में छात्र।

वे बहुत फैलने योग्य निकले, अपने मूल आकार से तीन से चार गुना लंबे हो गए।

मैकेनिकल इंजीनियरिंग और मैटेरियल्स साइंस के जॉन जे ली एसोसिएट प्रोफेसर, क्रेमर-बोटिग्लियो ने कहा, "प्रदर्शन सामूहिक रूप से एकबारगी, कार्यात्मक रूप से सीमित शोकेस से मजबूत, विश्वसनीय और जटिल मल्टीलेयर स्ट्रेचेबल सर्किट में संक्रमण का प्रतीक है।"

इस परियोजना के लिए, शोधकर्ताओं ने सिस्टम को विभिन्न उपयोगों के लिए सुलभ और लागू बनाने पर ध्यान केंद्रित किया।विधि की व्यापकता को प्रदर्शित करने के लिए, उन्होंने इसे लोकप्रिय Arduino Pro Mini के साथ-साथ Arduino Lilypad, Sparkfun ध्वनि डिटेक्टर, Sparkfun RGB और जेस्चर सेंसर के स्ट्रेचेबल संस्करण बनाने के लिए लागू किया।और विधि विकसित करने में, उन्होंने व्यापक उपकरण या सामग्री, विशेषज्ञता, या सर्किट डिजाइन विशेषज्ञता की किसी भी आवश्यकता को भी समाप्त कर दिया।

शोधकर्ताओं ने गैलियम-आधारित तरल धातु से शुरुआत की।सामग्री को पेंट करने योग्य और उपयोग में आसान बनाने के लिए, उन्होंने तरल धातु को ऑक्सीजन के संपर्क में लाने के लिए हिलाया।

वुडमैन ने कहा, "यह इसे इस पेस्ट के रूप में जाने देता है, जो बहुत अधिक पैटर्न योग्य है, और इसे इन सभी नरम सब्सट्रेट्स और कठोर विद्युत घटकों का दृढ़ता से पालन करने की अनुमति देता है।"

इसके बाद उन्होंने इस सामग्री को कागज से बने मास्क पर चित्रित किया, जिसे वांछित सर्किट पैटर्न में लेजर कट किया गया था, ताकि जब मास्क हटा दिया जाए, तो सर्किट घटकों को रखा जा सके और परत को एनकैप्सुलेट किया जा सके।उनकी सभी निर्माण सामग्री, विधियाँ और सर्किट डिज़ाइन खुले स्रोत वाले हैं - स्ट्रेचेबल इलेक्ट्रॉनिक्स बनाने की उनकी प्रक्रिया का प्रदर्शन किया गया हैयह GitHub पेज.

अब जब उन्होंने ये स्ट्रेचेबल सर्किट विकसित कर लिए हैं, तो रोबोटिस्टों के पास उनका उपयोग करने के बहुत सारे तरीके हैं।

वुडमैन ने कहा, "हमने इसे कई सॉफ्ट रोबोटों में एम्बेड किया है।""उदाहरण के लिए, कोई स्ट्रेचिंग करते समय चौपाए रोबोट के गेट को नियंत्रित करता है।"उन्होंने कहा कि स्ट्रेचेबल इलेक्ट्रॉनिक्स रोबोट के आकार बदलने में हस्तक्षेप नहीं करते हैं।

पहनने योग्य उपकरण - जो घायल अंगों में सहायता करते हैं, उदाहरण के लिए - एक अन्य अनुप्रयोग हैं।

वुडमैन ने कहा, "हमने अपना सर्किट सीधे कोहनी पर लगाया और इसे खींचकर दिखाया," उन्होंने कहा कि पहनने योग्य उपकरण लगाने के लिए कोहनी सबसे मुश्किल जगहों में से एक है, क्योंकि इसमें खिंचाव की मात्रा शामिल होती है।

"तो न केवल हम वास्तव में स्ट्रेचेबल सर्किट बना रहे हैं, बल्कि हम वास्तव में दिखा रहे हैं कि इसे पूरे शरीर और शरीर में उपयोग के मामलों में व्यावहारिक रूप से कैसे तैनात किया जा सकता हैमुलायम रोबोटकल का।"