روبوٹکس میں ایک بڑی پیشرفت میں، 'نرم' انسان نما عضلات والے روبوٹ کو پہلی بار کامیابی کے ساتھ ڈیزائن کیا گیا ہے۔ ایسے نرم روبوٹس مستقبل میں انسان دوست روبوٹس کو ڈیزائن کرنے کے لیے ایک اعزاز ثابت ہو سکتے ہیں۔
روبوٹس قابل پروگرام مشینیں ہیں جو صنعتی ایپلی کیشنز میں معمول کے مطابق استعمال ہوتی ہیں، مثال کے طور پر آٹومیشن کے حصے کے طور پر، خاص طور پر مینوفیکچرنگ کیونکہ وہ بار بار کام کرنے کے لیے اچھے طریقے سے ڈیزائن کیے گئے ہیں جن کے لیے بہت زیادہ طاقت اور طاقت درکار ہوتی ہے۔ روبوٹ ان میں موجود سینسرز اور ایکچیوٹرز کے ذریعے طبعی دنیا کے ساتھ تعامل کرتے ہیں اور وہ دوبارہ پروگرام کے قابل ہیں جو انہیں روٹین سنگل فنکشن مشینوں سے زیادہ مفید اور لچکدار بناتے ہیں۔ ان روبوٹس کو کام کرنے کے لیے جس طرح سے ڈیزائن کیا گیا ہے اس سے ظاہر ہے کہ ان کی حرکات انتہائی سخت، بعض اوقات جھٹکے دار، مشین کی طرح ہوتی ہیں اور یہ بھاری، مسلط کرنے والے ہوتے ہیں اور جب کسی خاص کام کے لیے مختلف وقتوں پر متغیر مقدار میں طاقت کی ضرورت ہوتی ہے تو یہ کارآمد نہیں ہوتے۔ پوائنٹس روبوٹ بعض اوقات خطرناک بھی ہوتے ہیں اور انہیں محفوظ دیواروں کی ضرورت پڑسکتی ہے کیونکہ وہ اپنے اردگرد کے ماحول سے حساس نہیں ہوتے۔ روبوٹکس کا شعبہ مختلف ضروریات کے ساتھ صنعت اور طبی ٹیکنالوجی کے مختلف شعبوں میں روبوٹک مشینوں کو ڈیزائن، تعمیر، پروگرام اور مؤثر طریقے سے استعمال کرنے کے لیے مختلف شعبوں کی تلاش کر رہا ہے۔
کرسٹوف کیپلنگر کی زیرقیادت حالیہ جڑواں مطالعات میں، محققین نے پٹھوں کی ایک نئی کلاس کے ساتھ روبوٹ کو فٹ کیا ہے جو کہ ہمارے انسانی مسلز سے بہت ملتے جلتے ہیں اور وہ ہماری طرح طاقت اور حساسیت رکھتے ہیں اور پروجیکٹ کرتے ہیں۔ مرکزی خیال مزید فراہم کرنا ہے "قدرتی”مشین یعنی روبوٹ کی طرف نقل و حرکت۔ آج کل تمام روبوٹس میں سے 99.9 فیصد سٹیل یا دھات سے بنی سخت مشینیں ہیں، جب کہ حیاتیاتی جسم نرم ہے لیکن اس میں ناقابل یقین صلاحیتیں ہیں۔ 'نرم' یا 'زیادہ حقیقی' پٹھوں والے یہ روبوٹ معمول کے اور نازک کاموں کو انجام دینے کے لیے مناسب طریقے سے ڈیزائن کیے جا سکتے ہیں (جو انسانی پٹھے روزانہ کی بنیاد پر انجام دیتے ہیں)، مثال کے طور پر صرف ایک نرم پھل اٹھانا یا ٹوکری کے اندر انڈا رکھنا۔ روایتی روبوٹ کے مقابلے میں، روبوٹ 'کے ساتھ لیسمصنوعی پٹھوں' خود کے ایک 'نرم' ورژن کی طرح ہوں گے اور زیادہ محفوظ ہوں گے اور پھر ان کو لوگوں کی قربت میں تقریباً کسی بھی کام کو انجام دینے کے لیے اپنی مرضی کے مطابق بنایا جا سکتا ہے، جو انسانی زندگی سے منسلک اور اس کے ارد گرد کئی ممکنہ ایپلی کیشنز کی تجویز کرتا ہے۔ نرم روبوٹس کو 'تعاون کے ساتھ' روبوٹ کہا جا سکتا ہے، کیونکہ وہ منفرد طریقے سے کسی خاص کام کو انسان کی طرح بالکل اسی طرح انجام دینے کے لیے ڈیزائن کیے جائیں گے۔
محققین نرم پٹھوں والے روبوٹ بنانے کی کوشش کر رہے ہیں۔ اس طرح کے روبوٹ کو نرم کی ضرورت ہوگی۔ عضلات انسانی پٹھوں کی نقالی کرنے کی ٹیکنالوجی اور محققین نے ایسی دو ٹیکنالوجیز آزمائی ہیں - نیومیٹک ایکچیوٹرز اور ڈائی الیکٹرک ایلسٹومر ایکچیوٹرز۔ 'ایکچوایٹر' کو اصل ڈیوائس کے طور پر بیان کیا جاتا ہے جو روبوٹ کو حرکت دیتا ہے، یا روبوٹ کسی خاص حرکت کو دکھاتا ہے۔ نیومیٹک ایکچیوٹرز میں، ایک خاص حرکت پیدا کرنے کے لیے ایک نرم تیلی کو گیسوں یا سیالوں کے ساتھ پمپ کیا جاتا ہے۔ یہ سادہ ڈیزائن ہے لیکن پھر بھی طاقتور ہے حالانکہ پمپ ناقابل عمل ہیں اور ان میں بڑے ذخائر ہیں۔ دوسری ٹکنالوجی - ڈائی الیکٹرک ایلسٹومر ایکچویٹرز ایک موصل لچکدار پلاسٹک پر برقی فیلڈ لگانے کے تصور کا استعمال کرتے ہیں تاکہ اسے خراب کیا جاسکے اور اس طرح ایک حرکت پیدا ہو۔ یہ دونوں ٹیکنالوجیز اپنے طور پر ابھی تک کامیاب نہیں ہوسکی ہیں کیونکہ جب بجلی کا ایک بولٹ پلاسٹک سے گزرتا ہے تو یہ ڈیوائسز بری طرح ناکام ہوجاتی ہیں اور اس طرح مکینیکل نقصان کے خلاف مزاحم نہیں ہوتیں۔
مزید "انسانی جیسے" اسی طرح کے پٹھوں والے روبوٹ
میں رپورٹ جڑواں مطالعہ میں سائنس1 اور سائنس روبو ٹکس2، محققین نے دو دستیاب نرم پٹھوں کی ٹیکنالوجیز کے مثبت پہلوؤں کو لیا اور ایک سادہ نرم پٹھوں جیسا ایکچیویٹر بنایا جو چھوٹے تیلیوں کے اندر مائعات کی نقل و حرکت کو تبدیل کرنے کے لیے بجلی کا استعمال کرتا ہے۔ ان لچکدار پولیمر پاؤچز میں ایک غیر موصل مائع ہوتا ہے، مثال کے طور پر سپر مارکیٹ کا باقاعدہ تیل (سبزیوں کا تیل یا کینولا تیل)، یا اس سے ملتا جلتا کوئی مائع استعمال کیا جا سکتا ہے۔ تیلی کے دونوں اطراف کے درمیان رکھے ہوئے ہائیڈروجیل الیکٹروڈز کے درمیان وولٹیج لگانے کے بعد، اطراف ایک دوسرے کی طرف کھنچے چلے جاتے ہیں، تیل کی اینٹھن ہوتی ہے، اس میں موجود مائع کو نچوڑ کر تیلی کے اندر ادھر ادھر بہنے لگتا ہے۔ یہ تناؤ ایک مصنوعی عضلاتی سکڑاؤ پیدا کرتا ہے اور ایک بار جب بجلی منقطع ہو جاتی ہے تو تیل دوبارہ آرام کرتا ہے مصنوعی پٹھوں میں آرام. ایکچیویٹر اس طریقے سے شکل بدلتا ہے، اور ایکچوایٹر سے جڑی ہوئی چیز حرکت دکھاتی ہے۔ لہٰذا، یہ 'مصنوعی پٹھے' فوری طور پر اسی انداز میں اور اصلی کنکال کے انسانی عضلات کی درستگی اور قوت کے ساتھ ملی سیکنڈ میں سکڑتا اور جاری کرتا ہے۔ یہ حرکتیں انسانی پٹھوں کے رد عمل کی رفتار کو بھی مات دے سکتی ہیں کیونکہ انسانی پٹھے دماغ کے ساتھ بیک وقت بات چیت کرتے ہیں جس کی وجہ سے تاخیر ہوتی ہے، حالانکہ ناقابل توجہ ہے۔ لہذا، اس ڈیزائن کے ذریعے، ایک سیال نظام حاصل کیا گیا تھا جس میں براہ راست برقی کنٹرول تھا جس میں استعداد اور اعلی کارکردگی کا مظاہرہ کیا گیا تھا۔
پہلی تحقیق میں1 in سائنس، ایکچیوٹرز کو ڈونٹ کی شکل میں ڈیزائن کیا گیا تھا اور ان میں روبوٹک گرپر کے ذریعے رسبری کو اٹھانے اور پکڑنے کی صلاحیت اور مہارت تھی (اور پھل کو پھٹنے سے نہیں!) ممکنہ نقصان جو بجلی کے بولٹ سے ہوا جب انسولیٹنگ مائع (پہلے ڈیزائن کردہ ایکچیوٹرز کے ساتھ ایک اہم مسئلہ) سے گزرا تھا اس کا بھی موجودہ ڈیزائن میں خیال رکھا گیا تھا اور کسی بھی برقی نقصان کو خود سے ٹھیک کیا گیا تھا یا فوری طور پر مرمت کی گئی تھی۔ دوبارہ تقسیم کے ایک سادہ عمل کے ذریعے 'خراب' حصے میں مائع کا بہاؤ۔ اس کی وجہ مائع مواد کے استعمال کو قرار دیا گیا، جو کہ زیادہ لچکدار ہے، ایک ٹھوس موصل تہہ کی جگہ جو پچھلے کئی ڈیزائنوں میں استعمال کی گئی تھی اور جسے فوری طور پر نقصان پہنچا تھا۔ اس عمل میں مصنوعی پٹھے دس لاکھ سے زیادہ سکڑنے کے چکروں سے بچ گئے۔ یہ خاص طور پر ایکچیویٹر، ڈونٹ کی شکل کی وجہ سے آسانی سے رسبری چن سکتا تھا۔ اسی طرح، ان لچکدار پاؤچوں کی شکل کو تیار کرکے، محققین نے منفرد حرکات کے ساتھ ایکچیوٹرز کی ایک وسیع رینج تخلیق کی، مثال کے طور پر ایک نازک انڈے کو درست اور درست مطلوبہ قوت کے ساتھ اٹھانا۔ ان لچکدار پٹھوں کو "Hydraulically-ampliified Self-healing Electrostatic" actuators، یا HASEL actuators کہا گیا ہے۔ دوسری تحقیق میں2 میں شائع سائنس روبوٹکس,اسی ٹیم نے مزید دو دیگر نرم پٹھوں کے ڈیزائن بنائے جو لکیری طور پر سکڑتے ہیں، جو کہ انسانی بائسپ سے بہت ملتے جلتے ہیں، اس طرح ان میں بار بار اپنے وزن سے بھاری چیزوں کو اٹھانے کی صلاحیت ہوتی ہے۔
A عام رائے یہ ہے کہ چونکہ روبوٹس مشینیں ہیں اس لیے ان کا انسانوں پر برتری ضرور ہے، لیکن جب بات ہمارے عضلات کے ذریعے ہمیں فراہم کی گئی حیران کن صلاحیتوں کی ہو تو کوئی بھی یہ کہہ سکتا ہے کہ روبوٹ اس کے مقابلے میں پیلے ہیں۔ انسانی عضلات انتہائی طاقتور ہیں اور ہمارے دماغ کا ہمارے عضلات پر غیر معمولی کنٹرول ہے۔ یہی وجہ ہے کہ انسانی پٹھے پیچیدہ کاموں کو درست طریقے سے انجام دینے کی صلاحیت رکھتے ہیں مثلاً تحریر۔ کوئی بھاری کام کرتے وقت ہمارے پٹھے بار بار سکڑتے اور آرام کرتے ہیں اور کہا جاتا ہے کہ ہم دراصل اپنے مسلز کی صرف 65 فیصد صلاحیت استعمال کرتے ہیں اور یہ حد بنیادی طور پر ہماری سوچ سے طے ہوتی ہے۔ اگر ہم ایک ایسے روبوٹ کا تصور کر سکتے ہیں جس کے عضلات انسان جیسے نرم ہوں تو اس کی طاقت اور صلاحیتیں بہت زیادہ ہوں گی۔ ان مطالعات کو ایک ایکچیویٹر تیار کرنے کے پہلے قدم کے طور پر دیکھا جاتا ہے جو ایک ممکنہ دن حقیقی حیاتیاتی پٹھوں کی زبردست صلاحیتوں کو حاصل کر سکتا ہے۔
لاگت سے موثر 'نرم' روبوٹکس
مصنفین کا کہنا ہے کہ آلو کے چپس پولیمر پاؤچ، تیل اور یہاں تک کہ الیکٹروڈ جیسے مواد سستے اور آسانی سے دستیاب ہیں جس کی قیمت صرف 0.9 USD (یا 10 سینٹ) ہے۔ یہ موجودہ صنعتی مینوفیکچرنگ یونٹس اور محققین کے لیے اپنی مہارت کو آگے بڑھانے کے لیے حوصلہ افزا ہے۔ کم لاگت کا مواد توسیع پذیر اور موجودہ صنعت کے طریقوں کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے اور اس طرح کے آلات کو متعدد ایپلی کیشنز جیسے مصنوعی آلات، یا انسانی ساتھی کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ ایک خاص طور پر دلچسپ پہلو ہے، کیونکہ روبوٹکس کی اصطلاح ہمیشہ اعلیٰ قیمتوں کے برابر ہوتی ہے۔ اس طرح کے مصنوعی عضلات سے منسلک ایک خرابی یہ ہے کہ اس کے آپریشن کے لیے بجلی کی زیادہ مقدار درکار ہوتی ہے اور اگر روبوٹ اپنی طاقت کا بہت زیادہ ذخیرہ رکھتا ہے تو جلنے کے امکانات بھی ہوتے ہیں۔ نرم روبوٹس اپنے روایتی روبوٹ ہم منصبوں سے کہیں زیادہ نازک ہوتے ہیں جو ان کے ڈیزائن کو زیادہ مشکل بناتے ہیں، مثال کے طور پر پنکچر ہونے، طاقت کھونے اور تیل کے گرنے کے امکانات۔ ان نرم روبوٹس کو یقینی طور پر کسی نہ کسی طرح کی خود شفا یابی کے پہلو کی ضرورت ہوتی ہے، جیسا کہ بہت سے نرم روبوٹ پہلے ہی کرتے ہیں۔
موثر اور مضبوط نرم روبوٹ انسانی زندگیوں میں بہت کارآمد ثابت ہو سکتے ہیں کیونکہ وہ انسانوں کی تکمیل کر سکتے ہیں اور انسانوں کی جگہ لینے والے روبوٹس کے بجائے "تعاون کے ساتھ" روبوٹ کی طرح کام کر سکتے ہیں۔ نیز، روایتی مصنوعی بازو زیادہ نرم، خوشگوار اور حساس ہو سکتے ہیں۔ یہ مطالعات امید افزا ہیں اور اگر طاقت کی اعلی مانگ سے نمٹا جا سکتا ہے، تو اس میں روبوٹس کے مستقبل میں ان کے ڈیزائن اور ان کی حرکت کے حوالے سے انقلاب لانے کی صلاحیت ہے۔
***
{آپ اصل تحقیقی مقالے کو ذیل میں دیے گئے DOI لنک پر کلک کر کے پڑھ سکتے ہیں جو حوالہ دیئے گئے ماخذ کی فہرست میں ہے}
ذرائع)
1. اکوم وغیرہ۔ 2018. پٹھوں کی طرح کی کارکردگی کے ساتھ ہائیڈرولک طور پر ایمپلیفائیڈ سیلف ہیلنگ الیکٹرو سٹیٹک ایکچیوٹرز۔ سائنس 359(6371)۔ https://doi.org/10.1126/science.aao6139
2. Kellaris et al. 2018. Peano-HASEL actuators: Muscle-mimetic، electrohydraulic transducers جو ایکٹیویشن پر لکیری طور پر معاہدہ کرتے ہیں۔ سائنس روبوٹکس. 3(14)۔ https://doi.org/10.1126/scirobotics.aar3276
