خب بچه‌ها، بیاید با هم یه نگاهی بندازیم به یه چیزی که شاید اسمش خیلی به گوشتون نخورده باشه: نوار فنری‌های دوحالته! (دوحالته یعنی می‌تونن بین دو حالت مختلف جابجا بشن و تو هر کدوم پایداری داشته باشن). این مقاله‌ای که میخوام براتون توضیح بدم کلی ایده خفن درباره‌ش داره که توی حوزه رباتیک نرم داره غوغا می‌کنه.
اول بذارید رباتیک نرم رو سریع توضیح بدم: منظور ربات‌هایی‌ان که از مواد خیلی نرم و منعطف ساخته شدن، مثلا فکر کن یه اختاپوس مکانیکی بسازی! این سیستم‌ها دیگه اون سفت و سخت بودن ربات‌های قدیمی رو ندارن و خیلی انعطاف‌پذیرن.
حالا یکی از چیزهایی که این حوزه لازم داره، استفاده از “مواد هوشمند” و سازه‌های مبتکرانه‌ست. اینجا پای نوار فنری‌های دوحالته به ماجرا باز میشه. این نوارها، چون ماهیت دوحالته دارن، رفتار دینامیکی خیلی جالبی نشون میدن. مثلاً می‌تونن خودشون رو به حالت تعادل دوم برسونن و به خاطر این ویژگی، مثل یه فنر خاص، می‌تونن حرکات نوسانی یا همون Oscillation درست کنن (Oscillation یعنی حرکت رفت‌وبرگشتی، مثل تاب خوردن یا تکون خوردن متوالی).
اما ایده‌ای که توی این مقاله معرفی شده، اینه که برید یه نوار فنری دوحالته رو به شکل حلقه دربیارید! وقتی این کار رو می‌کنید، این نوار دو تا مفصل متفاوت درست می‌کنه که باعث میشه حرکت نوسانی خیلی نرم و جذاب داشته باشه.
حالا فرض کنید این نوار فنری حلقه‌شده رو بذاریم روی یه ریل خطی (یعنی مسیری که نوار می‌تونه توش فقط عقب و جلو بره) و یه مکانیزم میل‌لنگ (Crank Mechanism؛ میل‌لنگ یعنی همون قطعه‌ای که تو ماشین و موتورها حرکت چرخشی رو تبدیل به حرکت رفت و برگشتی می‌کنه) با فرکانس متغیر بهش وصل کنیم. این ترکیب باعث میشه اون نوار فنری نوسانای ورودی رو به حرکت خطی تقویت‌شده و پرسرعت تبدیل کنه، یعنی حرکت رفت و برگشتی سریع‌تر و قوی‌تر از حرکت اولیه ایجاد بشه! تازه وقتی سیستم توی حالت رزونانس قرار می‌گیره (اینم بگم: رزونانس یعنی وقتی فرکانس نوسان دقیقاً همونیه که سیستم بیشترین واکنش رو نشون میده)، دیگه حرکت خطیش به شدت زیاد میشه – انگار موتور توربو بهش وصل کردی!
در آخر این مقاله نشون داده که استفاده از همین نوار فنری‌های دوحالته، مخصوصاً وقتی حلقه‌ای میشن و توی سیستم‌های رفت‌وبرگشتی قرار می‌گیرن، می‌تونن به شکل خیلی سریع و موثری حرکت خطی درست کنن. این موضوع می‌تونه راه رو برای حرکت‌های دقیق، سریع و انعطاف‌پذیر توی ربات‌های جدید باز کنه. خلاصه که هر وقت یه ربات عجیب و سریع دیدی که نرم و راحت تکون می‌خوره، یادت باشه شاید همین نوار فنری دوحالته پشت کارش باشه!
منبع: +
