تجربة محاكاة الخيار هي أول دليل على استوائية شبيهة بالنبات في مشغل ، وهي جزء من تحرك نحو الروبوتات “اللينة” ، التي تستخدم مشغلات مبنية من مواد سائلة مثل القماش والورق والألياف والبوليمرات ، بدلاً من المواد الصلبة المفاصل المعدنية ، لإعطاء الأولوية للحركة متعددة الاستخدامات. ستعمل النعومة على تحسين الروبوتات في المواقف التي تكون فيها المرونة والتصميم غير البارز مهمين ، كما هو الحال أثناء الجراحة. ويمكن للروبوت اللين المستقل أن يعمل في الأماكن التي لا يوجد فيها مصدر طاقة كهربائية – ولا يوجد أشخاص.
يقول عزيز: “بالنسبة لعملنا ، يتمثل النجاح في إثبات أن المواد الاصطناعية يمكن أيضًا أن تتصرف مثل الكائنات الطبيعية – النباتات ، في هذه الحالة”. لذلك أعطينا المواد الاصطناعية درجة من الذكاء الطبيعي.
الغزل بالطبع لا تستطيع التحرك من تلقاء نفسها. يجب أن يتم غمرها بمادة إضافية تجعلها سريعة الاستجابة.
قام عزيز بتمرير خيوط الغزل الخاصة به من خلال ثلاثة حلول مختلفة. واحد ، هيدروجيل الجينات ، سيسمح للجهاز بامتصاص الماء. آخر ، هيدروجيل مصنوع من البولي يوريثين ، جعله أقل هشاشة. كانت الطبقة الأخيرة عبارة عن طلاء مستجيب للحرارة. ثم قام بلف الخيط حول قضيب معدني لجعله ملفوفًا مثل محلاق الخيار. يبدو المنتج النهائي وكأنه ربيع أرجواني طويل داكن. تحجب ملفاته الملساء العديد من طبقات الالتواءات الليفية – لكنها كلها موجودة هناك.
اختبر فريقه قدرات “العضلات” في الغزل بسلسلة من التجارب. أولاً ، قاموا بإرفاق مشبك ورقي بالطرف السفلي للملف. ثم أعطوا الملف بضع رشاشات من الماء. تضخم الهيدروجيل ، ويمتص الماء. يتقلص الملف ويتقلص ويسحب مشبك الورق لأعلى.
ولكن لماذا صنع تورم الهيدروجيل اللولب عقد بدلا من التوسع؟ إنه بسبب البنية المجهرية الحلزونية: دفع الهيدروجين المتضخم اللولب للتوسع شعاعيًا إلى لفائف أوسع ، وتقلصت عضلات الغزل طوليًا للتعويض.
ثم قام الباحثون بتطبيق الهواء الساخن بواسطة صفيحة ساخنة. كان لهذا تأثير معاكس: استرخى الملف وخفض مشبك الورق. ذلك لأن الهواء الساخن يساعد في إطلاق جزيئات الماء من الهيدروجيل ، مما يسمح للعضلات بالتمدد. (يسمح الهواء البارد بإعادة امتصاص هذه الجزيئات ، مما يؤدي إلى تقلص العضلات مرة أخرى).
بعد ذلك سألوا: هل يمكن لهذا الشيء أن يغلق النافذة؟ (قد يبدو هذا تحديًا غريبًا ، لكنهم أرادوا عرضًا توضيحيًا لإثبات أن العضلة الصغيرة يمكن أن تنجز مهمة مفيدة بمفردها – لا يوجد مصدر طاقة ، ولا حاجة لأنابيب للهواء أو الأسلاك.) الغزل واهٍ للغاية بالطبع. انقل نافذة زجاجية بالحجم الكامل ، بغض النظر عن عدد التقلبات التي تقوم بإقناعها بداخلها. لذلك صنع فريق عزيز نسختهم البلاستيكية بحجم كف اليد. كانت النافذة تحتوي على لوحين يمكن أن يجتمعا لإغلاقهما مثل المصاريع. نسجوا العضلة الأرجواني الصغيرة من خلال كلا الجزأين. مع رذاذ الماء ، ينكمش الخيط ، ويجمع المصاريع معًا حتى يتم إغلاق النافذة بالكامل.
بالنسبة لعزيز ، فإن جمال هذه البنية المجهرية هو أن هذا النوع من تغيير الشكل قابل للعكس. غالبًا ما تتشوه مواد العضلات الاصطناعية الأخرى ، مثل مواد ذاكرة الشكل ، بشكل لا رجعة فيه ، مما يحد من استخدامها المتكرر. لكن في هذه الحالة ، يمكن أن يتقلص الملف أو يرتخي إلى أجل غير مسمى ، استجابةً لظروف الغلاف الجوي. يقول: “عندما يأتي المطر ، يمكن أن يغلق النافذة”. وعندما تمطر ، ستفتح النافذة مرة أخرى.
