ನಮ್ಮ ಸ್ನಾಯುಗಳು ಪ್ರಕೃತಿಯ ನಟರು. ನರ ಅಂಗಾಂಶವು ನಮ್ಮ ದೇಹವನ್ನು ಚಲಿಸುವಂತೆ ಮಾಡುವ ಶಕ್ತಿಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ, ಇಂಜಿನಿಯರ್ಗಳು ಜೀವಂತ ಅಂಗಾಂಶ ಮತ್ತು ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಭಾಗಗಳಿಂದ ಮಾಡಿದ “ಬಯೋಹೈಬ್ರಿಡ್ ರೋಬೋಟ್ಗಳನ್ನು” ಕಾರ್ಯಗತಗೊಳಿಸಲು ನಿಜವಾದ ಸ್ನಾಯು ಅಂಗಾಂಶವನ್ನು ಬಳಸಿದ್ದಾರೆ. ಲ್ಯಾಬ್-ಬೆಳೆದ ಸ್ನಾಯುಗಳನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಅಸ್ಥಿಪಂಜರಗಳೊಂದಿಗೆ ಜೋಡಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಸಂಶೋಧಕರು ಸ್ನಾಯು-ಚಾಲಿತ ಕ್ರಾಲರ್ಗಳು, ವಾಕರ್ಗಳು, ಈಜುಗಾರರು ಮತ್ತು ಗ್ರಿಪ್ಪರ್ಗಳ ಪ್ರಾಣಿ ಸಂಗ್ರಹಾಲಯವನ್ನು ರಚಿಸುತ್ತಾರೆ.
ಆದರೆ ಬಹುಪಾಲು, ಈ ಮಾದರಿಗಳು ಅವರು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದಾದ ಚಲನೆ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಸೀಮಿತವಾಗಿವೆ. ಈಗ, ಎಂಐಟಿ ಎಂಜಿನಿಯರ್ಗಳು ಕೃತಕ ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜುಗಳೊಂದಿಗೆ ಜೈವಿಕ-ಬಾಟ್ಗಳಿಗೆ ಎತ್ತುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನೀಡುವ ಗುರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದಾರೆ.
ಜರ್ನಲ್ನಲ್ಲಿ ಇಂದು ಪ್ರಕಟವಾದ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಸುಧಾರಿತ ವಿಜ್ಞಾನ, ಸಂಶೋಧಕರು ಕಠಿಣ ಮತ್ತು ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ನಿಂದ ಮಾಡಿದ ಕೃತಕ ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜುಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಅವರು ಲ್ಯಾಬ್-ಬೆಳೆದ ಸ್ನಾಯುವಿನ ಸಣ್ಣ ತುಂಡಿನ ಪ್ರತಿ ತುದಿಗೆ ರಬ್ಬರ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ತರಹದ ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜುಗಳನ್ನು ಜೋಡಿಸಿ, “ಸ್ನಾಯು-ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜು ಘಟಕ” ವನ್ನು ರೂಪಿಸಿದರು. ನಂತರ ಅವರು ಪ್ರತಿ ಕೃತಕ ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜು ತುದಿಗಳನ್ನು ರೊಬೊಟಿಕ್ ಗ್ರಿಪ್ಪರ್ನ ಬೆರಳುಗಳಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಿದರು.
ಅವರು ಕೋರ್ ಸ್ನಾಯುವನ್ನು ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸಲು ಉತ್ತೇಜಿಸಿದಾಗ, ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜುಗಳು ಗ್ರಿಪ್ಪರ್ನ ಬೆರಳುಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಎಳೆದವು. ಸಂಪರ್ಕಿಸುವ ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜುಗಳಿಲ್ಲದೆ ಅದೇ ವಿನ್ಯಾಸಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ರೋಬೋಟ್ ತನ್ನ ಬೆರಳುಗಳನ್ನು ಮೂರು ಪಟ್ಟು ವೇಗವಾಗಿ ಮತ್ತು 30 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ಬಲದಿಂದ ಸೆಟೆದುಕೊಂಡಿತು.
ಹೊಸ ಸ್ನಾಯು-ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜು ಘಟಕವು ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ಬಯೋಹೈಬ್ರಿಡ್ ರೋಬೋಟ್ ವಿನ್ಯಾಸಗಳಿಗೆ ಮತ್ತು ಸಾರ್ವತ್ರಿಕ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಅಂಶಕ್ಕೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ನಂಬಿದ್ದಾರೆ.
“ನಾವು ಕೃತಕ ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜುಗಳನ್ನು ಸ್ನಾಯು ಪ್ರಚೋದಕಗಳು ಮತ್ತು ರೊಬೊಟಿಕ್ ಅಸ್ಥಿಪಂಜರಗಳ ನಡುವೆ ಪರಸ್ಪರ ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದಾದ ಕನೆಕ್ಟರ್ಗಳಾಗಿ ಪರಿಚಯಿಸುತ್ತಿದ್ದೇವೆ” ಎಂದು MIT ಯ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕಲ್ ಇಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ (MechE) ನ ಸಹಾಯಕ ಪ್ರೊಫೆಸರ್ ರಿತು ರಾಮನ್ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ. “ಅಂತಹ ಮಾಡ್ಯುಲಾರಿಟಿಯು ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೇಲ್ ಸರ್ಜಿಕಲ್ ಟೂಲ್ಗಳಿಂದ ಅಡಾಪ್ಟಿವ್ ಮತ್ತು ಸ್ವಾಯತ್ತ ಪರಿಶೋಧನಾ ಯಂತ್ರಗಳವರೆಗೆ ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ರೋಬೋಟಿಕ್ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲು ಸುಲಭವಾಗಿಸುತ್ತದೆ.”
MIT ಅಧ್ಯಯನದ ಸಹ-ಲೇಖಕರಲ್ಲಿ ಪದವೀಧರ ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿಗಳಾದ ನಿಕೋಲಸ್ ಕ್ಯಾಸ್ಟ್ರೋ, ಮಹೀರಾ ಬಾವಾ, ಬಾಸ್ಟಿಯನ್ ಐಮನ್, ಸೋನಿಕಾ ಕೊಹ್ಲಿ ಮತ್ತು ಏಂಜೆಲ್ ಬು ಸೇರಿದ್ದಾರೆ; ಪರವಾನಗಿ ಅನ್ನಿಕಾ ಮಾರ್ಷ್ನರ್; ಪೋಸ್ಟ್ಡಾಕ್ ರೊನಾಲ್ಡ್ ಹೈಸರ್; ಹಳೆಯ ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿಗಳು ಸಾರಾ J. ವು ’19, SM ’21, PhD ’24 ಮತ್ತು ಲಾರಾ ರೊಸಾಡೊ ’22, SM ’25; ಮತ್ತು MechE ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕರು ಮಾರ್ಟಿನ್ ಕಲ್ಪೆಪ್ಪರ್ ಮತ್ತು ಕ್ಸುವಾನ್ಹೆ ಝಾವೊ.
ಸ್ನಾಯು ಲಾಭಗಳು
MIT ಯಲ್ಲಿ ರಾಮನ್ ಮತ್ತು ಅವರ ಸಹೋದ್ಯೋಗಿಗಳು ಬಯೋಹೈಬ್ರಿಡ್ ರೊಬೊಟಿಕ್ಸ್ನಲ್ಲಿ ಮುಂಚೂಣಿಯಲ್ಲಿದ್ದಾರೆ, ಇದು ಕಳೆದ ದಶಕದಲ್ಲಿ ಹೊರಹೊಮ್ಮಿದ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೊಸ ಕ್ಷೇತ್ರವಾಗಿದೆ. ಅವರು ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ರಚನಾತ್ಮಕ ರೋಬೋಟಿಕ್ ಭಾಗಗಳನ್ನು ಜೀವಂತ ಸ್ನಾಯು ಅಂಗಾಂಶದೊಂದಿಗೆ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಪ್ರಚೋದಕಗಳಾಗಿ ಸಂಯೋಜಿಸಲು ಗಮನಹರಿಸುತ್ತಾರೆ.
“ಎಂಜಿನಿಯರ್ಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಕ್ಟಿವೇಟರ್ಗಳನ್ನು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿಸುವುದು ತುಂಬಾ ಕಷ್ಟ” ಎಂದು ರಾಮನ್ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ. “ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಮೀರಿ, ಮೂಲಭೂತ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರವು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಸ್ನಾಯುವಿನ ಬಗ್ಗೆ ಸುಂದರವಾದ ವಿಷಯವೆಂದರೆ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಕೋಶವು ಬಲವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಮತ್ತು ಚಲನೆಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಸ್ವತಂತ್ರ ಪ್ರಚೋದಕವಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ನೀವು ತಾತ್ವಿಕವಾಗಿ, ನಿಜವಾಗಿಯೂ ಚಿಕ್ಕದಾದ ರೋಬೋಟ್ಗಳನ್ನು ಮಾಡಬಹುದು.”
ಸ್ನಾಯು ಪ್ರಚೋದಕಗಳು ಇತರ ಪ್ರಯೋಜನಗಳೊಂದಿಗೆ ಬರುತ್ತವೆ, ಇದನ್ನು ರಾಮನ್ ಅವರ ತಂಡವು ಈಗಾಗಲೇ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದೆ: ಅಂಗಾಂಶವು ಕೆಲಸ ಮಾಡುವಾಗ ಬಲವಾಗಿ ಬೆಳೆಯಬಹುದು ಮತ್ತು ಗಾಯಗೊಂಡಾಗ ಅದು ಸ್ವಾಭಾವಿಕವಾಗಿ ಗುಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಕಾರಣಗಳಿಗಾಗಿ, ಮಾನವರಿಗೆ ತುಂಬಾ ದೂರದ ಅಥವಾ ಅಪಾಯಕಾರಿ ಪರಿಸರವನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸಲು ಸ್ನಾಯು ಡ್ರಾಯಿಡ್ಗಳನ್ನು ಒಂದು ದಿನ ಕಳುಹಿಸಬಹುದು ಎಂದು ರಾಮನ್ ಮತ್ತು ಇತರರು ಊಹಿಸುತ್ತಾರೆ. ಅಂತಹ ಸ್ನಾಯು-ಬಂಧಿತ ರೋಬೋಟ್ಗಳು ಅನಿರೀಕ್ಷಿತ ದಾಟುವಿಕೆಗಳಿಗೆ ತಮ್ಮ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಬಹುದು ಅಥವಾ ಸಹಾಯ ಲಭ್ಯವಿಲ್ಲದಿದ್ದಾಗ ತಮ್ಮನ್ನು ತಾವು ಗುಣಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಬಯೋಹೈಬ್ರಿಡ್ ಬಾಟ್ಗಳು ಸಣ್ಣ ಶಸ್ತ್ರಚಿಕಿತ್ಸಾ ಸಹಾಯಕರಾಗಿಯೂ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ, ದೇಹದೊಳಗೆ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾದ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪ್ರಮಾಣದ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ.
ಈ ಎಲ್ಲಾ ಭವಿಷ್ಯದ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳು ಸಿಂಥೆಟಿಕ್ ಅಸ್ಥಿಪಂಜರಗಳೊಂದಿಗೆ ಜೀವಂತ ಸ್ನಾಯುಗಳನ್ನು ಜೋಡಿಸುವ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಕಂಡುಕೊಳ್ಳಲು ರಾಮನ್ ಮತ್ತು ಇತರರನ್ನು ಪ್ರೇರೇಪಿಸುತ್ತವೆ. ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗಿನ ಯೋಜನೆಗಳು ಸ್ನಾಯುವಿನ ಪಟ್ಟಿಯನ್ನು ಬೆಳೆಸುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿವೆ ಮತ್ತು ಎರಡು ಧ್ರುವಗಳ ಸುತ್ತಲೂ ರಬ್ಬರ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅನ್ನು ಲೂಪ್ ಮಾಡುವಂತೆಯೇ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಅಸ್ಥಿಪಂಜರಕ್ಕೆ ಎರಡೂ ತುದಿಗಳನ್ನು ಜೋಡಿಸುತ್ತವೆ. ಸ್ನಾಯುವನ್ನು ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸಲು ಉತ್ತೇಜಿಸಿದಾಗ, ಅಸ್ಥಿಪಂಜರದ ಭಾಗಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಎಳೆದುಕೊಂಡು ಅಪೇಕ್ಷಿತ ಚಲನೆಯನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡಬಹುದು.
ಆದರೆ ಈ ವಿಧಾನವು ಬಹಳಷ್ಟು ವ್ಯರ್ಥವಾದ ಸ್ನಾಯುಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ರಾಮನ್ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ, ಇದು ಅಂಗಾಂಶವನ್ನು ಚಲಿಸುವಂತೆ ಮಾಡುವ ಬದಲು ಅಸ್ಥಿಪಂಜರಕ್ಕೆ ಜೋಡಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮತ್ತು ಈ ಸಂಪರ್ಕವು ಯಾವಾಗಲೂ ಸುರಕ್ಷಿತವಾಗಿಲ್ಲ. ಅಸ್ಥಿಪಂಜರದ ರಚನೆಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಸ್ನಾಯು ಸಾಕಷ್ಟು ಮೃದುವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಸ್ನಾಯುಗಳನ್ನು ಹರಿದು ಅಥವಾ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲು ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ಹೆಚ್ಚು ಏನು, ಇದು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸ್ನಾಯುವಿನ ಮಧ್ಯಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ಸಂಕೋಚನಗಳು ಮಾತ್ರ ಏನನ್ನೂ ಮಾಡುವುದನ್ನು ಕೊನೆಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ – ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸಣ್ಣ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ.
“ನಾವು ಸ್ನಾಯುವಿನ ವಸ್ತುವನ್ನು ವ್ಯರ್ಥ ಮಾಡುವುದನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸುವುದು ಹೇಗೆ ಎಂದು ನಾವು ಯೋಚಿಸಿದ್ದೇವೆ, ಅದನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಮಾಡ್ಯುಲರ್ ಮಾಡಿ ಆದ್ದರಿಂದ ಅದು ಯಾವುದಕ್ಕೂ ಲಗತ್ತಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಅದನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ?” ರಾಮನ್ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ. “ದೇಹವು ಕಂಡುಕೊಂಡಿರುವ ಪರಿಹಾರವೆಂದರೆ ಸ್ನಾಯುಗಳು ಮತ್ತು ಮೂಳೆಗಳ ನಡುವೆ ಅರ್ಧದಾರಿಯಲ್ಲೇ ಕುಳಿತುಕೊಳ್ಳುವ ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜುಗಳು, ಇದು ಮೃದುವಾದ ಸ್ನಾಯು ಮತ್ತು ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟಾದ ಅಸ್ಥಿಪಂಜರದ ನಡುವಿನ ಈ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಅಸಾಮರಸ್ಯವನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ನಿಮಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಅವುಗಳು ತೆಳ್ಳಗಿನ ಕೇಬಲ್ಗಳಂತೆ ಕೀಲುಗಳ ಸುತ್ತಲೂ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಸುತ್ತುತ್ತವೆ.”
“ಸ್ಮಾರ್ಟ್ ಕನೆಕ್ಟೆಡ್”
ತಮ್ಮ ಹೊಸ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ, ರಾಮನ್ ಮತ್ತು ಅವರ ಸಹೋದ್ಯೋಗಿಗಳು ನೈಸರ್ಗಿಕ ಸ್ನಾಯು ಅಂಗಾಂಶವನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಸ್ಕ್ಯಾಫೋಲ್ಡ್ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಲು ಕೃತಕ ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜುಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದರು. ಅವರ ಆಯ್ಕೆಯ ವಸ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ – ಮೃದುವಾದ ಆದರೆ ದೃಢವಾದ ಪಾಲಿಮರ್ ಆಧಾರಿತ ಜೆಲ್. ರಾಮನ್ ತನ್ನ ಸಹೋದ್ಯೋಗಿ ಮತ್ತು ಸಹ-ಲೇಖಕ ಕ್ಸುವಾನ್ಹೆ ಝಾವೊ ಅವರಿಂದ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಪಡೆದರು, ಅವರು MIT ಯಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಪ್ರವರ್ತಕರಾಗಿದ್ದರು. ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಮತ್ತು ಜೈವಿಕ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ಅನೇಕ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಿಗೆ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವ ವಿಭಿನ್ನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಮತ್ತು ವಿಸ್ತರಣೆಯ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ಗಳಿಗಾಗಿ ಝಾವೊ ಗುಂಪು ಪಾಕವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದೆ.
ಕೃತಕ ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜುಗಳು ತಮ್ಮ ಗ್ರಿಪ್ಪರ್ ವಿನ್ಯಾಸದಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡಲು ಎಷ್ಟು ಪ್ರಬಲ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕತ್ವವನ್ನು ಹೊಂದಿರಬೇಕು ಎಂಬುದನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಲು, ರಾಮನ್ ಅವರ ತಂಡವು ಮೊದಲು ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಮೂರು ವಿಧದ ಸ್ಪ್ರಿಂಗ್ಗಳ ಸರಳ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಾಗಿ ರೂಪಿಸಿತು, ಪ್ರತಿಯೊಂದೂ ಕೋರ್ ಸ್ನಾಯು, ಎರಡು ಸಂಪರ್ಕಿಸುವ ಸ್ನಾಯುಗಳು ಮತ್ತು ಗ್ರಿಪ್ಪರ್ ಅಸ್ಥಿಪಂಜರವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. ಅವರು ಹಿಂದೆ ತಿಳಿದಿರುವ ಸ್ನಾಯು ಮತ್ತು ಅಸ್ಥಿಪಂಜರಕ್ಕೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಬಿಗಿತವನ್ನು ನಿಗದಿಪಡಿಸಿದರು ಮತ್ತು ಅಪೇಕ್ಷಿತ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಹಿಡಿತವನ್ನು ಸರಿಸಲು ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಸಂಪರ್ಕಿಸುವ ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜುಗಳ ಬಿಗಿತವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಲು ಅದನ್ನು ಬಳಸಿದರು.
ಈ ಮಾಡೆಲಿಂಗ್ನಿಂದ, ತಂಡವು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಬಿಗಿತದೊಂದಿಗೆ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಪಾಕವಿಧಾನವನ್ನು ಪಡೆಯಿತು. ಜೆಲ್ ಅನ್ನು ತಯಾರಿಸಿದ ನಂತರ, ಸಂಶೋಧಕರು ಕೃತಕ ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜುಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಜೆಲ್ ಅನ್ನು ತೆಳುವಾದ ತಂತಿಗಳಲ್ಲಿ ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ಕೆತ್ತಿದರು. ಅವರು ಸ್ನಾಯು ಅಂಗಾಂಶದ ಸಣ್ಣ ಮಾದರಿಯ ಪ್ರತಿ ತುದಿಗೆ ಎರಡು ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜುಗಳನ್ನು ಜೋಡಿಸಿದರು, ಅವರು ಪ್ರಮಾಣಿತ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಬೆಳೆದರು. ನಂತರ ಅವರು ರೊಬೊಟಿಕ್ ಗ್ರಿಪ್ಪರ್ನ ಪ್ರತಿ ಬೆರಳಿನ ತುದಿಯಲ್ಲಿ ಸಣ್ಣ ಕಂಬದ ಸುತ್ತಲೂ ಪ್ರತಿ ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜು ಸುತ್ತಿದರು – ನಿಖರವಾದ ಯಂತ್ರ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ನಿರ್ಮಾಣದಲ್ಲಿ ಪರಿಣಿತರಾದ MechE ಪ್ರೊಫೆಸರ್ ಮಾರ್ಟಿನ್ ಕಲ್ಪೆಪ್ಪರ್ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ಅಸ್ಥಿಪಂಜರ ವಿನ್ಯಾಸ.
ತಂಡವು ಸ್ನಾಯುವನ್ನು ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸಲು ಉತ್ತೇಜಿಸಿದಾಗ, ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜುಗಳು ತಮ್ಮ ಬೆರಳುಗಳನ್ನು ಹಿಡಿಯಲು ಎಳೆದವು. ಹಲವಾರು ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಅವಧಿಯಲ್ಲಿ, ಸ್ನಾಯು-ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜು ಹಿಡಿತವು ಕೇವಲ ಸ್ನಾಯು ಅಂಗಾಂಶದ ಪಟ್ಟಿಯೊಂದಿಗೆ (ಮತ್ತು ಯಾವುದೇ ಕೃತಕ ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜುಗಳಿಲ್ಲ) ಹಿಡಿತವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಿದಾಗ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಸ್ನಾಯು-ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜು ಹಿಡಿತವು ಮೂರು ಪಟ್ಟು ವೇಗವಾಗಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು 30 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ಬಲವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆ. ಹೊಸ ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜು-ಆಧಾರಿತ ವಿನ್ಯಾಸವು ಈ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು 7,000 ಚಕ್ರಗಳು ಅಥವಾ ಸ್ನಾಯುವಿನ ಸಂಕೋಚನಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು.
ಒಟ್ಟಾರೆಯಾಗಿ, ಕೃತಕ ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜುಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವುದರಿಂದ ರೋಬೋಟ್ನ ಶಕ್ತಿ-ತೂಕದ ಅನುಪಾತವನ್ನು 11 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸಿದೆ ಎಂದು ರಾಮನ್ ಕಂಡರು, ಅಂದರೆ ಸಿಸ್ಟಮ್ಗೆ ಅದೇ ಪ್ರಮಾಣದ ಕೆಲಸವನ್ನು ಮಾಡಲು ಕಡಿಮೆ ಸ್ನಾಯುವಿನ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ.
“ನಿಮಗೆ ಅಸ್ಥಿಪಂಜರಕ್ಕೆ ಬುದ್ಧಿವಂತಿಕೆಯಿಂದ ಸಂಪರ್ಕ ಹೊಂದಿದ ಆಕ್ಟಿವೇಟರ್ನ ಸಣ್ಣ ತುಂಡು ಬೇಕು” ಎಂದು ರಾಮನ್ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ. “ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಸ್ನಾಯು ನಿಜವಾಗಿಯೂ ಮೃದುವಾಗಿದ್ದರೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಯಾವುದನ್ನಾದರೂ ಜೋಡಿಸಿದರೆ, ಅದು ಏನನ್ನಾದರೂ ಚಲಿಸುವ ಮೊದಲು ಅದು ಹರಿದು ಹೋಗುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ನೀವು ಅದನ್ನು ಒಂದು ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜುಗೆ ಜೋಡಿಸಿದರೆ, ಅದು ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜು ಮೂಲಕ ತನ್ನ ಬಲವನ್ನು ರವಾನಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ ಚಲಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗದ ಅಸ್ಥಿಪಂಜರವನ್ನು ಚಲಿಸುತ್ತದೆ.”
ತಂಡದ ಹೊಸ ಸ್ನಾಯು-ಸ್ನಾಯು ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜು ವಿನ್ಯಾಸವು ಜೀವಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ರೊಬೊಟಿಕ್ಸ್ನೊಂದಿಗೆ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಬಯೋಮೆಡಿಕಲ್ ಇಂಜಿನಿಯರ್ ಸಿಮೋನ್ ಷುರ್ಲೆ-ಫಿಂಕೆ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ, ETH ಜ್ಯೂರಿಚ್ನಲ್ಲಿ ಆರೋಗ್ಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಸಹ ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕ.
“ಚೇತರಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಹೈಡ್ರೋಜೆಲ್ ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜುಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಶಾರೀರಿಕ ಸ್ನಾಯು-ಸ್ನಾಯು ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜು-ಮೂಳೆ ವಾಸ್ತುಶಿಲ್ಪವನ್ನು ರಚಿಸುತ್ತವೆ, ಅದು ಬಲ ಪ್ರಸರಣ, ಬಾಳಿಕೆ ಮತ್ತು ಮಾಡ್ಯುಲಾರಿಟಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ” ಎಂದು ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಭಾಗಿಯಾಗದ ಷುರ್ಲೆ-ಫಿಂಕೆ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ. “ಇದು ಪುನರಾವರ್ತಿತವಾಗಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದ ಹೊರಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಜೈವಿಕ ಹೈಬ್ರಿಡ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಕಡೆಗೆ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಚಲಿಸುತ್ತದೆ.”
ಹೊಸ ಕೃತಕ ಸ್ನಾಯುರಜ್ಜುಗಳೊಂದಿಗೆ, ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ, ನೈಜ-ಪ್ರಪಂಚದ ಸೆಟ್ಟಿಂಗ್ಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ನಾಯು-ಚಾಲಿತ ರೋಬೋಟ್ಗಳನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲು ಚರ್ಮದಂತಹ ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಕವಚಗಳಂತಹ ಇತರ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲು ರಾಮನ್ ಅವರ ಗುಂಪು ಮುಂದುವರಿಯುತ್ತಿದೆ.
ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯು US ಡಿಪಾರ್ಟ್ಮೆಂಟ್ ಆಫ್ ಡಿಫೆನ್ಸ್ ಆರ್ಮಿ ರಿಸರ್ಚ್ ಕಛೇರಿ, MIT ಸಂಶೋಧನಾ ಬೆಂಬಲ ಸಮಿತಿ ಮತ್ತು ರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಪ್ರತಿಷ್ಠಾನದಿಂದ ಭಾಗಶಃ ಬೆಂಬಲಿತವಾಗಿದೆ.
