چاپ سه‌بعدی؛ عضلات بیونیک ربات‌ها

چاپ سه‌بعدی؛ عضلات بیونیک ربات‌ها

یک شرکت فناوری‌محور چینی با تکیه بر ترکیب نوآورانه چاپ سه‌بعدی و فناوری‌های توسعه‌یافته در صنعت کفش‌های کتانی، موفق شده است ساختارهایی شبیه به عضلات انسانی برای ربات انسان‌نمای پیشرفته خود ایجاد کند. این دستاورد نشان‌دهنده پیوند عمیق میان علوم مواد، طراحی صنعتی و رباتیک است؛ حوزه‌هایی که در سال‌های اخیر به‌صورت هم‌زمان رشد کرده‌اند. استفاده از مواد انعطاف‌پذیر و سبک که پیش‌تر در محصولات مصرفی به کار می‌رفتند، اکنون به ربات‌ها امکان می‌دهد حرکاتی طبیعی‌تر و ایمن‌تر داشته باشند. این رویکرد نه‌تنها مرز میان فناوری‌های مصرفی و صنعتی را کمرنگ کرده، بلکه مسیر تازه‌ای برای توسعه ربات‌های انسان‌نما در محیط‌های واقعی و انسانی گشوده است.

به گزارش رسانه اخبار فناوری تک فاکس، زمانی که شرکت ایکس‌پنگ در ابتدای سال جاری میلادی از جدیدترین ربات انسان‌نمای خود رونمایی کرد، نحوه معرفی به‌گونه‌ای طراحی شده بود که توجه گسترده مخاطبان و رسانه‌ها را جلب کند. حرکات نرم و کاملاً طبیعی ربات باعث شد بسیاری در واقعی بودن آن تردید کنند. در واکنش به این تردیدها، هی شیائوپنگ، بنیان‌گذار شرکت، روی صحنه پارچه‌های کشیده‌شده روی پای ربات را قیچی کرد تا نشان دهد با یک انسان مبدل روبه‌رو نیستند. این صحنه به سرعت در شبکه‌های اجتماعی منتشر شد، اما اهمیت اصلی این ربات نه در نمایش بیرونی، بلکه در ساختار درونی و مواد به‌کاررفته در بدن آن نهفته بود.

آنچه این ربات را از نمونه‌های پیشین متمایز می‌کند، اتکای آن به اجزای ساختاری انعطاف‌پذیر و شبیه پوست انسان است؛ عناصری که فراتر از سامانه‌های صرفاً الکترومکانیکی عمل می‌کنند. این ساختارها امکان حرکت روان‌تر، جذب ضربه بهتر و حضور فیزیکی انسانی‌تری را فراهم می‌سازند. چنین ویژگی‌هایی به‌ویژه برای ربات‌هایی که قرار است در کنار انسان‌ها فعالیت کنند، اهمیت بالایی دارد. مهندسان این حوزه تأکید می‌کنند که بدون استفاده از مواد نرم و سازگار، حتی پیشرفته‌ترین الگوریتم‌های هوش مصنوعی نیز نمی‌توانند تعامل ایمن و طبیعی با محیط انسانی را تضمین کنند. به همین دلیل، تمرکز بر مواد، به یکی از محورهای اصلی توسعه ربات‌های نسل جدید تبدیل شده است.

توسعه این اجزای انعطاف‌پذیر توسط شرکتی به نام PollyPolymer انجام شده است؛ یک شرکت توسعه مواد مستقر در شهر سوژو که به‌صورت تدریجی به یکی از تأمین‌کنندگان کلیدی صنعت ربات‌های انسان‌نمای چین تبدیل شده است. این شرکت در سال ۲۰۱۷ توسط وانگ ونبین، دانشمند حوزه مواد، تأسیس شد و فعالیت خود را با تمرکز بر کفش‌های چاپ سه‌بعدی آغاز کرد. با گذشت زمان، فناوری‌های این شرکت به حوزه‌هایی مانند رباتیک، مراقبت‌های بهداشتی و نمونه‌سازی صنعتی گسترش یافت. تجربه طولانی در طراحی موادی که تماس مستقیم و طولانی‌مدت با بدن انسان دارند، پایه‌ای مهم برای ورود موفق PollyPolymer به دنیای ربات‌های انسان‌نما بوده است.

گذار PollyPolymer از صنعت کفش به رباتیک، نتیجه همپوشانی نیازهای فنی این دو حوزه است. اجزای کفش باید سبک، منعطف، مقاوم در برابر فشارهای مکرر و ایمن برای استفاده طولانی باشند؛ ویژگی‌هایی که دقیقاً در ساخت پوسته‌ها و مفاصل ربات‌های انسان‌نما نیز مورد نیاز است. وانگ ونبین توضیح داده است که مواد مورد استفاده در عضلات بیونیک باید تعادلی میان خاصیت ارتجاعی، دفع گرما، مقاومت سایشی و دوام بلندمدت ایجاد کنند. بر همین اساس، فرمولاسیون‌های پلیمری که ابتدا برای کفش توسعه یافته بودند، برای ساخت سیستم‌های بالشتک مفاصل و اجزای یکپارچه پا در ربات‌های شرکت‌هایی مانند UBTech Robotics و EngineAI تطبیق داده شدند.

در ربات‌های انسان‌نمای ایکس‌پنگ، این مواد انعطاف‌پذیر نقش دوگانه‌ای ایفا می‌کنند؛ از یک سو حرکات طبیعی را پشتیبانی می‌کنند و از سوی دیگر از مکانیسم‌های داخلی محافظت به عمل می‌آورند. هرچند این رویکرد بسیار چشمگیر به نظر می‌رسد، اما کاملاً بی‌سابقه نیست. تا سال ۲۰۲۵، بسیاری از توسعه‌دهندگان ربات‌های انسان‌نما به‌تدریج از طراحی‌های صنعتی سخت و فلزی فاصله گرفته و به سمت سیستم‌های نرم‌تر و سازگارتر حرکت کرده‌اند. در این میان، متخصصان تأکید دارند که پیشرفت واقعی ربات‌ها نه‌تنها به هوش مصنوعی و حسگرها، بلکه به پیشرفت مداوم در علم مواد وابسته است.

هسته اصلی توانمندی PollyPolymer، فرآیند اختصاصی فوتوپلیمریزاسیون پرسرعت این شرکت است که با نام سنتز نور غیرهمزمان با مانع یا HALS شناخته می‌شود. به گفته شرکت، این فناوری امکان تولید قطعات انعطاف‌پذیر را با سرعتی بسیار بالاتر از روش‌های سنتی چاپ سه‌بعدی فراهم می‌کند و تکرار سریع طراحی بدون نیاز به قالب را ممکن می‌سازد. این مزیت در صنعت کفش نقش کلیدی داشته است؛ به‌طوری‌که PollyPolymer در سال ۲۰۲۵ حدود دو میلیون جفت کفش چاپ کرد و قصد دارد تا سال ۲۰۲۶ ظرفیت تولید خود را دو برابر کند. این شرکت با برندهایی مانند Skechers، Cole Haan و Peak همکاری دارد و قطعات یا کفش‌های کاملاً چاپ‌شده تولید می‌کند.

فعالیت‌های PollyPolymer به بازار چین محدود نمانده و این شرکت خود را به‌عنوان شریک تولید سریع در پروژه‌های تحقیق و توسعه بین‌المللی معرفی کرده است. ارائه نمونه‌های اولیه چاپ سه‌بعدی به شرکت‌هایی مانند سامسونگ و بوش، به کاهش قابل توجه زمان توسعه محصولات کمک کرده است. در حال حاضر، حدود یک‌چهارم درآمد شرکت از بازارهای خارجی تأمین می‌شود و فروش بین‌المللی آن سالانه بیش از ۴۰ درصد رشد دارد. PollyPolymer پیش‌بینی می‌کند طی سه سال آینده، بیش از نیمی از درآمدش از خارج از چین حاصل شود. در همین راستا، برند مصرفی PollyFab راه‌اندازی شده و برنامه افتتاح فروشگاه‌های فیزیکی در آمریکا، فرانسه و ژاپن تا سال ۲۰۲۶ در دستور کار قرار دارد.