Science & Technology March 23 | మానవాళికి చేదోడుగా మరమనిషి
రోబోట్ల విడిభాగాలు (ఫిబ్రవరి 3 తరువాయి)
1. శక్తి జనకం
- ప్రస్తుతం రోబోట్లలో శక్తి జనకాలుగా సిల్వర్-కాడ్మియం బ్యాటరీలు, లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీలను ఉపయోగిస్తున్నారు. విద్యుత్ జనరేటర్లుగా వినియోగించే అంతర్దహన ఇంజిన్లను కూడా వినియోగిస్తున్నారు. రోబోట్లు అత్యధికంగా వినియోగించే శక్తి జనకాలు..
(ఎ) న్యూమాటిక్ శక్తి జనకాలు
(బి) సౌర విద్యుత్
(సి) హైడ్రాలిక్స్
(డి) ఫ్లైవీల్ ఎనర్జీ సిస్టం
(ఇ) కార్బనిక వ్యర్థపదార్థాలు
(ఎఫ్) అణుశక్తి
2. చోదనం
- యాక్చుయేటర్లను రోబోల కండరాలుగా పరిగణిస్తారు. ఇవి రోబోల్లో నిల్వ ఉన్న శక్తిని వాటి కదలికలకు ఉపయోగపడేలా చేస్తాయి. అధికంగా రోబోల్లో వినియోగించే చోదకాలు ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు. ఇవి చక్రాలు (లేదా) గేర్లను తిరిగేలా చేస్తుంది. పారిశ్రామికంగా వినియోగించే ఇండస్ట్రియల్ రోబోలను నియంత్రించేందుకు రేఖీయ చోదకాలను ఉపయోగిస్తారు. ఇటీవల కాలంలో విస్తృతపరచిన సాంకేతిక పరిజ్ఞానం వల్ల పలు రకాల చోదకాలు అందుబాటులోకి వచ్చాయి. ఇవి విద్యుచ్ఛక్తి, రసాయనశక్తి (లేదా) సంపీడన వాయువుల ఆధారంగా పనిచేస్తాయి. ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లను వినియోగించే రోబోల్లో, డీసీ మోటార్లను పోర్టబుల్ రోబోల్లో, ఏసీ మోటార్లను ఇండస్ట్రియల్ రోబోల్లో, సీఎన్సీ మెషీన్లలో వినియోగిస్తున్నారు.
- ఇండస్ట్రియల్ రోబోల్లో వినియోగించే రేఖీయ యాక్చుయేటర్లుగా న్యూమరిక్ యాక్చుయేటర్లు, హైడ్రాలిక్ యాక్చుయేటర్లు ప్రస్తుతం వాడుకలో ఉన్నాయి. వీటితో పాటు విరివిగా ఉపయోగిస్తున్న పలు యాక్చుయేటర్లను గురించి పరిశీలిద్దాం.
స్థితిస్థాపక చోదకాల శ్రేణి
- మోటార్ యాక్చుయేటర్లో భాగంగా ఒక వంపును అభివృద్ధిచేశారు. ఫలితంగా భద్రత మెరుగుపరచబడటంతో పాటూ బలమైన శక్తి నియంత్రణ, ఇంధన సామర్థ్యం పెరగడం, అఘాతాల నుంచి రక్షించబడటం, ట్రాన్స్మిషన్, వివిధ యాంత్రిక భాగాల పనితీరు మరింత మెరుగుపరిచారు. మనుషులతో జరిపే ప్రతిచర్యల సమయంలో, ఏదైనా వస్తువులు ఢీకొన్న సందర్భంలో ఎదురయ్యే జడత్వ సంబంధ సమస్యలు గణనీయంగా తగ్గించబడ్డాయి. ఈ విధమైన సిరీస్ ఎలాస్టిక్ యాక్చుయేటర్లను ఆధునిక తయారీ రోబోల్లో మానవులలాగా నడవగలిగే, ప్రవర్తించగలిగే హ్యూమనాయిడ్ రోబోల్లో అధికంగా వాడుతున్నారు.
పవన కండరాలు
- వీటినే న్యూమాటిక్ ఆర్టిఫిషియల్ మజిల్స్గా పరిగణిస్తున్నారు. ఈ యాక్చుయేటర్లలోకి వాయువులు బలంగా ప్రవేశించినప్పుడు సుమారు 40% మేరకు విస్తరించబడతాయి. ఫలితంగా పలు రోబోటిక్ అనువర్తనాలు సాధ్యమవుతాయి.
కండర తంత్రి
- వీటినే షేప్ మెమరీ అల్లాయ్గా పిలుస్తారు. నిటినాల్ (లేదా) ఫ్లెక్సినాల్ వైర్లలో విద్యుచ్ఛక్తిని ప్రసరింపచేసినప్పుడు 5 శాతం మేరకు కుంచించుకోగలవు
ఎలక్ట్రోయాక్టివ్ పాలిమర్స్
- EAP యాక్చుయేటర్స్ (లేదా) మజిల్స్లోకి విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు అవి 380 శాతం మేర కుంచించుకుపోగలవు ఫలితంగా వీటిని హ్యూమనాయిడ్ రోబోల్లో ముఖ కండరాలుగా, భుజాల్లో ఉపయోగిస్తున్నారు. ఎలక్ట్రోయాక్టివ్ పాలిమర్స్ వినియోగంతో తయారయ్యే రోబోలు ఎగురుతాయి, నడుస్తాయి. అంతేగాక నీటిలో తేలడం, ఈదడం కూడా చేస్తాయి.
ఫీజో మోటార్స్
- ప్రస్తుతం రోబోల్లో యాక్చుయేటర్లుగా ఉపయోగిస్తున్న డీసీ మోటార్లకు ప్రత్యామ్నాయంగా ఫీజో మోటార్స్ (లేదా) అల్ట్రాసోనిక్ మోటార్స్ను వినియోగిస్తున్నారు. ఫీజో మోటార్స్ ప్రాథమికంగా వేర్వేరు నియమావళుల ఆధారంగా పనిచేస్తాయి. ఉదాహరణకు ఫీజో సిరామిక్ ఎలిమెంట్స్ సెకనుకు ఎన్నో వేల రెట్లు కంపించగలుగుతాయి. ఫలితంగా రోబోలకు రేఖీయ (లేదా) భ్రమణ చలనాలు సులభసాధ్యం అవుతాయి.
- ఈ విధమైన ఫీజో మూలకాల ఫలితంగా రోబోటిక్ మోటార్లు వృత్తాకార (లేదా) రేఖీయ మార్గాల్లో ప్రయాణించగలుగుతాయి. మరో రకమైన ఉపయోగం గురించి పేర్కొనాల్సి వస్తే, ఫీజో మూలకాల వినియోగం వల్ల రోబోటిక్ యంత్రాలకు నల్లను విడదీయడం, స్క్రూలను బిగించడం కూడా సాధ్యమవుతుంది.
- ఫీజో మోటార్లు ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే అధిక ప్రయోజనం- నానోమీటర్ రిజల్యూషన్, వేగం, వాటి పరిమాణంతో పోలిస్తే అందుబాటులో ఉండే అధికశక్తి.
ఎలాస్టిక్ నానోట్యూబ్స్
- ప్రస్తుతం కృత్రిమ కండర సాంకేతికత రోబోటిక్ టెక్నాలజీతో అనుసంధానించే ప్రక్రియ ప్రారంభ స్థితిలోనే అభివృద్ధి చేస్తున్నా ఇది రోబోల తయారీ ప్రముఖమైన టెక్నాలజీగా మారనుంది.
- లోపాలు లేని కార్బన్ సూక్ష్మనాళికలు ఈ ఫిలమెంట్లను స్థితిస్థాపకత పరంగా బలహీనపరుస్తాయి. మెటల్ నానో ట్యూబుల్లో దాదాపు 10 జౌల్స్/ఘనపు సెంటీమీటర్ల శక్తి నిల్వస్థాయిలు ఉంటాయి.
- ఎలాస్టిక్ నానో ట్యూబ్లతో తయారైన 8 మిల్లీమీటర్లు వ్యాసం కలిగిన తీగల ద్వారా మానవుడి కండపుష్టికి సమానమైన బలాన్ని పొందవచ్చు. ఈ రకమైన కండరాలను వినియోగించి రూపొందించిన భవిష్యత్ రోబోలు మానవుల కంటే మెరుగ్గా పరుగెత్తగలవు, దూకగలవు.
3. గ్రహించడం
- సెన్సార్ల అమరిక వల్ల రోబోలకు పరిసరాలను క్షుణ్ణంగా పరిశీలించడం, అంతర్గత విడిభాగల పరిశీలన సాధ్యపడుతుంది. రోబోలు తమకు అప్పగించిన వ్యవహారాలను చక్కబెట్టే క్రమంలో పరిసరాల్లో జరిగే పలు మార్పులకు అనుగుణంగా అవసరమైన ప్రతిస్పందనలను చేపట్టేందుకు ఈ సెన్సార్లు ఉపయోగపడుతాయి.
- సెన్సార్ల ద్వారా సేకరించిన సమాచారాన్ని తగిన రీతిలో విశ్లేషించడం ద్వారా రోబోలకు విపత్కర పరిస్థితుల్లో తగిన హెచ్చరికలు జారీ చేయడానికి వీలవుతుంది. వేర్వేరు అవసరాలకు వేర్వేరు సెన్సార్లు
ఉపయోగపడుతాయి.
(ఎ) స్పర్శ
- ప్రస్తుతం అందుబాటులో ఉన్న రోబోటిక్, కృత్రిమ చేతులు మానవ స్పర్శ అనుభూతితో పోలిస్తే కాస్త వెనుకబడి, తక్కువ స్పర్శ అనుభూతినే కలిగిస్తాయి. అయితే ఇటీవలి పరిశోధనల్లో మానవ వేళ్లతో పోల్చగల యాంత్రిక లక్షణాలు, చేతివేళ్ల మాదిరి స్పర్శానుభూతిని కలిగించే సెన్సార్ వరుసక్రమం అభివృద్ధిపరిచారు. ఈ సెన్సార్లను ఒక దృఢమైన కోర్ చుట్టూ విద్యుత్ వాహకత్వం కలిగిన ద్రవాన్ని ఉంచి దాని చుట్టూ స్థితిస్థాపక ధర్మాలు కలిగిన కృత్రిమ చర్మంతో కప్పి తయారుచేస్తారు.
- దృఢమైన కోర్ ఉపరితలంపై ఎలక్ట్రోడ్లను అమర్చి, వీటిని కోర్లోని విద్యుత్ అవాంతరాలను గణించే ఒక పరికరానికి కలుపుతారు. ఏదైనా వస్తువు తాకినప్పుడు ఈ విధమైన అమరికతో ఏర్పడిన కృత్రిమ చర్మంలోని ఎలక్ట్రోడ్లు, వస్తువు నుంచి వెలువడే సంకేతాలకు అనుగుణమైన సంకేతాలను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ సంకేతాలను కోర్లో అమర్చిన పరికరం అందుకొని దానికి తగిన స్పర్శను
అందించగలుగుతుంది. - ఈ విధమైన కృత్రిమ చేతివేళ్ల రోబోటిక్ యంత్రాలు, తాము పట్టుకొన్న వస్తువులపై అవసరమైన పట్టును నిలుపుకొనేలా చేస్తాయి. 2009లో యూరోపియన్ దేశాలు, ఇజ్రాయిల్ మానవ చేతిని పోలిన కృత్రిమ చేతిని స్మార్ట్ హ్యాండ్ పేరుతో అభివృద్ధిపరిచాయి. ఈ స్మార్ట్హ్యాండ్ సాధారణ చేతిలా పనితీరును కలిగి ఉంటుంది. దీన్ని చేతులు లోపించిన వారికి అమర్చడం వల్ల వారు దీని సహాయంతో రాయగలరు, కీబోర్డ్ ద్వారా టైప్ చేయగలరు, పియానో వాయించడం వంటి కార్యక్రమాలను సక్రమంగా చేయగలరు. దీనిలో అమర్చిన సెన్సార్లు మానవ చేతివేళ్లు మాదిరి స్పర్శజ్ఞానాన్ని అందించగలవు. పరిశోధకుల కృషి వల్ల రోబోటిక్ యాంత్రాలకు నిజమైన స్పర్శానుభూతిని కలిగించే హ్యాప్టిక్ టాక్టైల్ ఫీడ్బ్యాక్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధి చెందింది.
(బి) దృష్టి
- రోబోటిక్ యాంత్రాలకు కంప్యూటర్ సహాయంతో దృష్టి జ్ఞానాన్ని అందించే శాస్త్ర, సాంకేతిక పరిజ్ఞానం అభివృద్ధి పరచబడింది. చిత్రాల ద్వారా సమాచారాన్ని స్వీకరించి, కంప్యూటర్ సంకేతాల ద్వారా రోబోట్ల వంటి కృత్రిమ వ్యవస్థలకు దృష్టి జ్ఞానాన్ని అందించవచ్చు. కెమెరాల ద్వారా చిత్రించే ఛాయాచిత్రాలు, వీడియోల ఆధారంగా ఈ దృష్టిజ్ఞానం రోబోటిక్ యంత్రాలకు సమకూరుతుంది.
- అత్యంత ఆచరణాత్మకమైన కంప్యూటర్ దృష్టి అనువర్తనాల్లో తమకు అప్పగించిన పనిని పరిష్కరించడానికి ముందే అవి ప్రోగ్రాం చేయబడతాయి. ఈ రకమైన అభ్యసన ఆధారిత విధానాలు ప్రస్తుతం ఎన్నో అందుబాటులో ఉన్నాయి.
- ప్రస్తుతం కంప్యూటర్ దృష్టి అందించడానికి ఇమేజింగ్ సెన్సార్లను వినియోగిస్తున్నారు. ఇవి విద్యుదయస్కాంత వికిరణాలైన దృశ్యకాంతి (లేదా) పరారుణ కాంతి ఆధారంగా పనిచేస్తాయి. ఘనస్థితి భౌతిక శాస్త్రం ఆధారంగా ఈ ఇమేజింగ్ సెన్సార్లను రూపొందిస్తారు. ఇమేజ్ సెన్సార్ల ద్వారా ప్రతిబింబిం ఏర్పడే ప్రక్రియ పూర్తిగా అర్థం చేసుకోవడంలో దృశా శాస్త్రం క్వాంటం యాంత్రిక శాస్ర్తాలు
ఉపయోగపడుతాయి. - పర్యావరణ లోటుపాట్లను అధ్యయనం చేయడానికి రోబోటిక్ యంత్రాల్లో బహుళదృష్టి సెన్సార్లను అమర్చుతున్నారు. ఫలితంగా రోబోటిక్ యంత్రాలకు కూడా మానవుల లాగానే దృష్టి జ్ఞానం అలవడుతుంది. తేలికపాటి వ్యత్యాసాలకు సైతం అవసరమైన సర్దుబాట్లు చేసుకోగల వీలు కలుగుతుంది. సెన్సింగ్ కోసం రోబోటిక్ యంత్రాల్లో లైడార్, రాడార్, సోనార్లను ఉపయోగిస్తున్నారు.
తెలుగు అకాడమీ సౌజన్యంతో
