শিল্প উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলিতে শক্তি একটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ হিসাবে রয়ে গেছে। উচ্চ স্তরের শক্তি খরচ উত্পাদনকে আরও ব্যয়বহুল করে তোলে এবং জলবায়ু সংকটকে আরও বাড়িয়ে তোলে। একটি নতুন ধরণের রোবট প্রযুক্তি যা প্রচলিত সিস্টেমের তুলনায় 90% কম বিদ্যুতের প্রয়োজন বর্তমানে সারল্যান্ডে তৈরি করা হচ্ছে। প্রযুক্তিটি অতিরিক্ত সেন্সরগুলির প্রয়োজন ছাড়াই কাজ করে এমন উপন্যাস, অ-নিউম্যাটিক, শিল্প গ্রিপার সিস্টেমগুলি তৈরি করতে লাইটওয়েট, আকৃতি মেমরি উপকরণগুলি ব্যবহার করে। স্যারল্যান্ড বিশ্ববিদ্যালয় থেকে অধ্যাপক স্টেফান সিলেক এবং পল মোটজ্কির নেতৃত্বে গবেষণা দল এই বছরের হ্যানোভার মেসে প্রযুক্তিটি প্রদর্শন করবে।
রোবট অস্ত্রগুলি অগণিত আধুনিক শিল্প উত্পাদন সেটিংসে ব্যবহৃত হয়। এগুলি পুরো পরিসরের কাজের জন্য ব্যবহৃত হয়, যেমন পজিশনে ওয়ার্কপিস রাখা, উপাদানগুলি সন্নিবেশ করা, মুদ্রিত সার্কিট বোর্ডগুলি একত্রিত করার পাশাপাশি চলমান, লোডিং বা আনলোডিং অংশগুলি। এবং যখন তারা ব্যবহারে থাকে, তাদের বেশিরভাগই শক্তি নন-স্টপ গ্রহণ করে। একসাথে নেওয়া, এই শিল্প রোবট অস্ত্রগুলি একাধিক গিগাওয়াট বৈদ্যুতিক শক্তি গ্রহণ করে। গ্রিপার সিস্টেমগুলির অনেকগুলি সংকুচিত বাতাসের সাথে বায়ুসংক্রান্তভাবে কাজ করে, যা অপ্রীতিকরভাবে জোরে হতে পারে। এগুলি প্রায়শই ভারী হয়, তাদের চলমান অংশগুলি সময়ের সাথে সাথে পরিধান করে এবং তারা একটি ধ্রুবক, অত্যন্ত পুনরাবৃত্তিমূলক গতির প্যাটার্ন কার্যকর করে। এই বিদ্যমান প্রযুক্তিটি অর্জন করা যায় এমন মিনিয়েচারাইজেশনের সীমা নির্ধারণ করে এবং ছোট গ্রিপ পয়েন্ট সহ ছোট আকারের গ্রিপার সিস্টেমগুলি উপলব্ধি করা বিশেষত কঠিন। প্রচলিত রোবট অস্ত্রগুলিও দ্রুত পুনরায় প্রোগ্রাম করা শক্ত এবং মানব শ্রমিকদের পক্ষে উত্পাদন লাইনে তাদের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে যোগাযোগ করা প্রায়শই অনিরাপদ।
তবে একটি নতুন ধরণের ড্রাইভ প্রযুক্তি ভবিষ্যতের হালকা, কমপ্যাক্টর, আরও নমনীয় এবং আরও শক্তি দক্ষতার শিল্প রোবটগুলিকে ভালভাবে তৈরি করতে পারে। প্রযুক্তিটি লাইটওয়েট শেপ মেমোরি অ্যালোয়েস (এসএমএ) এর উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়েছে, যা স্যারল্যান্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক পল মটজকি এবং স্টিফান সিলেক এবং স্যারব্রাকেন সেন্টার ফর মেচ্যাট্রনিক্স অ্যান্ড অটোমেশন টেকনোলজি (জেমা) এর নেতৃত্বে ইঞ্জিনিয়ারদের দল উপন্যাস রোবোটিক গ্রিপারগুলি তৈরি করতে ব্যবহার করছে। সারল্যান্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের উদ্ভাবনী উত্পাদনের জন্য স্মার্ট ম্যাটারিয়াল সিস্টেমের অধ্যাপক পল মটজকি এবং জেমা জিজিএমবিএইচ -তে বৈজ্ঞানিক পরিচালক/সিইওর অধ্যাপক পল মোটজকি ব্যাখ্যা করেছেন, ‘আমরা যে কাজটি করছি তা জ্বালানি ব্যবহারের ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য হ্রাস, উত্পাদন ব্যয় হ্রাস করার পাশাপাশি জলবায়ু রক্ষায় সহায়তা করতে সহায়তা করতে পারে।’
গবেষণা দলটি এই বছরের হ্যানোভার মেসে থাকবে যেখানে তারা ভ্যাকুয়াম গ্রিপার এবং চোয়াল গ্রিপার সিস্টেমগুলি সহ বেশ কয়েকটি প্রোটোটাইপ প্রদর্শন করবে যা ক্রমাগত শক্তির সরবরাহের প্রয়োজন ছাড়াই ওয়ার্কপিসগুলি নিরাপদে ধরে রাখতে এবং হেরফের করতে পারে। ‘আমরা এই গ্রিপার সিস্টেমগুলি বাস্তব সময়ে এবং যখনই প্রয়োজনে নিয়ন্ত্রণ করতে পারি; আমাদের যা করতে হবে তা হ’ল বৈদ্যুতিক স্রোতের একটি সংক্ষিপ্ত নাড়ি প্রয়োগ করা, ‘অধ্যাপক মোটজকি ব্যাখ্যা করেছেন।
সারব্রেকেন গ্রিপার সিস্টেমটি সম্পূর্ণ বৈদ্যুতিক এবং এটি নিকেল-টাইটানিয়াম শেপ মেমরি খাদ থেকে তৈরি আল্ট্রাফাইন তারের বান্ডিলগুলি নিয়ে গঠিত। আল্ট্রাফাইন তারের এই বান্ডিলগুলি কেবল শক্তিশালী পেশী হিসাবে নয়, স্নায়ু তন্তু হিসাবেও কাজ করে। এই তারের বান্ডিলগুলির আচরণ নিকেল-টাইটানিয়াম খাদের একটি বিশেষ সম্পত্তির কারণে, যথা এটি দুটি পৃথক স্ফটিক জাল কাঠামোর মধ্যে স্যুইচ করতে পারে। যদি নিকেল-টাইটানিয়াম থেকে তৈরি একটি তারের মধ্য দিয়ে কোনও বৈদ্যুতিক প্রবাহ প্রবাহিত হয় তবে উপাদানটি উত্তপ্ত হয়ে ওঠে, যার ফলে এটি তারের সংক্ষিপ্ত হয়ে ওঠার ফলে একটি আলাদা স্ফটিক কাঠামো গ্রহণ করে। যখন স্রোতটি বন্ধ হয়ে যায়, তারটি শীতল হয়ে যায় এবং এর আগের স্ফটিক জাল কাঠামো এবং এর মূল দৈর্ঘ্যে ফিরে আসে। উপাদানটি এর আসল আকারটি ‘মনে রাখবেন’ এবং বিকৃত হওয়ার পরে এটিতে ফিরে আসতে দেখা যায় – সুতরাং নাম ‘শেপ মেমরি’ মিশ্রণ। তারগুলি তাই তাদের আকারের জন্য উল্লেখযোগ্যভাবে বড় বাহিনী ব্যবহার করতে সক্ষম এবং ইঞ্জিনিয়াররা এই মিনিটের কৃত্রিম পেশীগুলির সাথে যে কোনও স্মার্ট প্রযুক্তির সাথে সংযুক্ত থাকে তাতে ক্ষুদ্র, নিয়ন্ত্রিত গতিগুলি ট্রিগার করতে তৈরি করা যেতে পারে।
পল মোটজকি এই ক্ষুদ্র তারের বান্ডিলগুলির পেশী শক্তিটি নিম্নরূপ ব্যাখ্যা করেছেন: ‘নিকেল-টাইটানিয়াম এসএমএর সমস্ত পরিচিত ড্রাইভ প্রক্রিয়াগুলির সর্বোচ্চ শক্তি ঘনত্ব রয়েছে, সুতরাং এই উপাদানটি ব্যবহার করে আমরা খুব ছোট জায়গাগুলিতে যথেষ্ট পরিমাণে টেনসিল শক্তি প্রয়োগ করতে সক্ষম হয়েছি।’ মাত্র অর্ধ মিলিমিটারের বেধযুক্ত একটি তারের প্রায় 100 টি নিউটনের টানতে পারে, যা প্রায় 10 কেজি দ্বারা চালিত বলটি প্রায়। তবে গবেষকরা অনেক পাতলা, আল্ট্রাফাইন তারের বান্ডিলগুলি ব্যবহার করেন, কারণ আরও তারের অর্থ একটি বৃহত্তর পৃষ্ঠের ক্ষেত্র এবং তাই দ্রুত শীতল হারের অর্থ হয়। এর অর্থ হ’ল তারের ‘পেশীগুলি’ দ্রুত, উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি গতি এবং একটি স্থিতিশীল টেনসিল শক্তি সরবরাহ করতে পারে। সারব্রেকেনের ইঞ্জিনিয়ারিং টিম আসলে এই অঞ্চলে একটি বিশ্ব রেকর্ড ধারণ করে: 20 টি আল্ট্রাফাইন তারের একটি বান্ডিল ব্যবহার করে যার প্রতিটি মাত্র 0.025 মিমি ব্যাস সহ, তারা 200 হার্টজ (অর্থাত্ 200 চক্র প্রতি সেকেন্ডে) ফ্রিকোয়েন্সিতে 5 টি কমন্টন বল প্রয়োগ করতে পারে। কিছু অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, সরবরাহ করা বলের আকারটি সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ, অন্যদের মধ্যে এটি হ’ল ফ্রিকোয়েন্সি যার সাথে শক্তি প্রয়োগ করা হয়। বেশ কয়েক বছর গবেষণা থেকে অর্জিত জ্ঞান ব্যবহার করে, মোটজ্কির দল নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনগুলির প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণ করতে তারের বেধ এবং প্রতি বান্ডিল তারের সংখ্যার ক্ষেত্রে তারের বান্ডিলগুলির রচনাটি তৈরি করতে সক্ষম।
উদ্ভাবনী নিয়ন্ত্রণ এবং নকশার কৌশলগুলি ব্যবহার করে ইঞ্জিনিয়াররা এমন ড্রাইভগুলি বিকাশ করছে যা হালকা ওজনের, ম্যানোয়েভেবল এবং ক্লিনরুম-সামঞ্জস্যপূর্ণ শিল্প রোবট তৈরি করতে এসএমএ তার ব্যবহার করে। প্রযুক্তিটি গবেষণা এবং পিএইচডি প্রকল্পগুলিতে অবিচ্ছিন্ন পরিমার্জনের অধীনে রয়েছে, যা সারব্রেকেন গবেষকদের অত্যন্ত নমনীয় ‘আঙ্গুলগুলি’ দিয়ে ইলাস্টিক গ্রিপার সিস্টেমগুলি বিকাশ করতে সক্ষম করেছে যা দ্রুত কোনও ওয়ার্কপিসের আকারের পরিবর্তনের সাথে খাপ খাইয়ে নিতে পারে।
প্রচলিত গ্রিপারগুলি সাধারণত সেন্সরগুলির প্রতিক্রিয়ার উপর নির্ভর করে তবে সারব্রেকেনে বিকশিত প্রযুক্তিটি স্ব-সংবেদনশীল-সেন্সর বৈশিষ্ট্যগুলি ইতিমধ্যে সিস্টেমে নির্মিত হয়েছে। সিস্টেমটি একটি অর্ধপরিবাহী চিপ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। ‘শেপ মেমোরি তারগুলি কার্যকরভাবে সম্পূর্ণ সংহত সেন্সর হিসাবে কাজ করে যা আমাদের প্রয়োজনীয় সমস্ত ডেটা সরবরাহ করে। একটি এআই সিস্টেম তারের একটি নির্দিষ্ট বিকৃতির সাথে বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের ডেটা যথাযথভাবে সংযুক্ত করে। ফলস্বরূপ, সিস্টেমটি সর্বদা শেপ মেমরি তারের প্রতিটি বান্ডিলের সঠিক অবস্থান জানে। ডেটা প্রশিক্ষিত নিউরাল নেটওয়ার্কগুলি বিঘ্নজনক প্রভাবের মুখে এমনকি দক্ষতার সাথে এবং নির্ভুলভাবে অবস্থানগত তথ্য গণনা করতে সক্ষম হয়, ‘পল মোটজকি ব্যাখ্যা করেছেন। ইঞ্জিনিয়াররা তাই অত্যন্ত সুনির্দিষ্ট আন্দোলন সম্পাদনের জন্য সিস্টেমটি প্রোগ্রাম করতে পারে। বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের মানগুলি নির্দিষ্ট করে তারা প্রয়োজন অনুযায়ী তারগুলি নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। ‘আজ ব্যবহৃত স্ট্যান্ডার্ড ইন্ডাস্ট্রিয়াল রোবটগুলির বিপরীতে, পুনরায় প্রোগ্রামিং আমাদের সিস্টেমের সাথে দ্রুত এবং সহজ এবং এমনকি প্রয়োজনে ফ্লাইতেও করা যেতে পারে। গ্রিপার অপারেটিংয়ের সময় বিভিন্ন ওয়ার্কপিসের জ্যামিতির সাথে খাপ খাইয়ে নিতে পারে, ‘মোতজকি বলেছেন।
শিল্প অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য বিকশিত প্রোটোটাইপ চোয়াল গ্রিপার দ্রুত এবং পিনপয়েন্টের নির্ভুলতার সাথে উভয়ই চলে। গ্রিপারটি একটি পিন্সারের মতো গ্রিপে সুরক্ষিতভাবে ওয়ার্কপিসটি ধরে রাখে যাতে একটি রোবট আর্ম হ্যান্ডলিং সিস্টেমটি তার কাঙ্ক্ষিত গন্তব্যে ওয়ার্কপিসটি চালিত করতে পারে। এই বছরের হ্যানোভার মেসে প্রদর্শিত প্রোটোটাইপটি চারটি নিউটনের একটি শক্তি প্রয়োগ করতে পারে তবে আকার, চোয়াল স্ট্রোক এবং বলের দিক থেকে প্রযুক্তিটি স্কেলযোগ্য। এসএমএ তারের স্ব-সংবেদনশীল বৈশিষ্ট্যগুলি গ্রিপারগুলির সুনির্দিষ্ট অবস্থান এবং শর্তকে কোনও অতিরিক্ত বাহ্যিক সেন্সর ছাড়াই পর্যবেক্ষণ করতে সক্ষম করে। এবং গ্রিপাররা শক্তি সরবরাহের প্রয়োজন ছাড়াই ওয়ার্কপিসটি অবস্থানে ধরে রাখতে সক্ষম হয়। গ্রিপিং অ্যাপ্লিকেশনটির উপর নির্ভর করে, সারব্রেকেন প্রযুক্তি আজ প্রচলিত বায়ুসংক্রান্ত গ্রিপারগুলির তুলনায় 90% এরও বেশি শক্তি সঞ্চয় অর্জন করতে পারে।
হ্যানোভার মেসে 2025 -এ গবেষণা দল দ্বারা প্রদর্শিত আরেকটি প্রোটোটাইপ হ’ল একটি ভ্যাকুয়াম গ্রিপার যা নখদর্পণে অবস্থিত ভ্যাকুয়াম সাকশন কাপের সাথে নমনীয় গ্রিপার আঙ্গুল রয়েছে। এখানেও, একটি সংক্ষিপ্ত বৈদ্যুতিক নাড়ি হ’ল যা উত্পন্ন করতে এবং পরে লোড বহনকারী ভ্যাকুয়াম প্রকাশের জন্য প্রয়োজনীয়। ভ্যাকুয়াম গ্রিপার প্রক্রিয়াটি আল্ট্রাথিন এসএমএ তারের বান্ডিলগুলি একটি পাতলা ধাতব ডিস্কের চারপাশে একটি বৃত্তাকার পেশীগুলিতে সজ্জিত করে অর্জন করা হয় যা ব্যাঙের ক্লিকার খেলনাটির মতো উপরে বা নীচে ফ্লিপ করা যায়। বৈদ্যুতিক নাড়ি প্রয়োগ করা ‘পেশী’ চুক্তিতে তারগুলি তৈরি করে এবং ডিস্কটি তার অবস্থানটি ফ্লিপ করে, একটি রাবারের ঝিল্লিতে টানছে যা গ্রিপার আঙুলগুলি কোনও পৃষ্ঠের সংস্পর্শে থাকলে একটি ভ্যাকুয়াম তৈরি করে। আবারও, ওয়ার্কপিসটি জায়গায় রাখার জন্য কোনও বিদ্যুতের প্রয়োজন নেই, এমনকি যদি গ্রিপার একটি বর্ধিত সময়ের মধ্যে একটি কোণে একটি ভারী বস্তু ধরে রাখে। ‘এবং স্ব-সংবেদনশীল কার্যকারিতাটির অর্থ হ’ল আমাদের সিস্টেমে সংহত শর্ত পর্যবেক্ষণ রয়েছে, সুতরাং গ্রিপার জানে যে তৈরি করা শূন্যতাটি বোঝা সমর্থন করার জন্য যথেষ্ট কিনা’ মোতজকি বলেছেন।
পটভূমি
স্টেফান সিলেক এবং পল মটজ্কির নেতৃত্বে গবেষণা দলটি বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য শেপ মেমরি প্রযুক্তি ব্যবহার করে যাতে উদ্ভাবনী কুলিং সিস্টেম, রোবট গ্রিপার এবং উদ্ভাবনী ভালভ এবং পাম্প অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। প্রযুক্তিটি তাদের ডক্টরাল গবেষণামূলক প্রকল্পের অংশ হিসাবে স্নাতক শিক্ষার্থী এবং স্নাতকোত্তর গবেষণা চালানো পোস্টের দ্বারা বিকাশ অব্যাহত রয়েছে। দলের ফলাফলগুলি বৈজ্ঞানিক সম্মেলনে পাশাপাশি উচ্চ-প্রভাবের জার্নালগুলিতে ব্যাপকভাবে যোগাযোগ করা হয়েছে, যেখানে অসংখ্য কাগজপত্র আন্তর্জাতিক স্বীকৃতি পেয়েছে। গবেষণা কাজটি বহুজাতিক প্রকৌশল ও প্রযুক্তি সংস্থা বোশ এবং সারল্যান্ড রাজ্য সরকারের কাছ থেকে অসংখ্য উত্সের সমর্থনও পেয়েছে, যা ইআরডিএফ প্রকল্পগুলির ‘আইপ্রোগ্রো’ এবং ‘ইসম্যাট’ এর মাধ্যমে অর্থায়ন সরবরাহ করেছে।