چرا نانولوله‌ها؟
نانوذرات، در سال‌های اخیر کانون توجه ویژه در مطالعات علمی بوده‌اند. ذرات در ابعاد نانو دارای ویژگی‌های منحصر به فردی به جز آنچه که در مقدار بالک دارند، هستند و بنابراین دانشمندان در حال بررسی چگونگی استفاده از این ویژگی‌ها با استفاده از ذرات نانو در کاربردهای مختلف هستند.
نانولوله‌ها از نانوذرات، به ویژه ذرات تک اتم‌های کربن (گرافن) به صورت ورق‌های نورد شده ایجاد می‌شوند. دلیل این که نانولوله‌ها مورد توجه محققان قرا گرفته‌اند این است که آن‌ها به شدت قوی، سبک و رسانای عالی هم گرما و هم الکتریسیته هستند. این نانولوله‌ها در دو کاربرد خاص در رباتیک مفید هستند.
ایجاد حس لامسه
دانشمندان روشی را ابداع کرده‌اند که از طریق استفاده از نانولوله‌ها در روبات‌ها و دستگاه‌های مصنوعی، می‌توان حس لامسه را با عملکردی شبیه به پوست ایجاد کرد.
تیمی در دانشگاه استنفورد و مرکز تحقیقات زیراکس پالو آلتو یک «سیستم لمسی دیجیتال» را طراحی کردند که از نانولوله‌های کربنی به عنوان حسگرهای فشار در کنار مدارهای چاپی ارگانیک استفاده می‌کند که منجر به پاسخی شبیه به انسان می‌شود.
این تیم با توجه به نیاز به ایجاد پوست برای پروتزهای مصنوعی که از طریق لامسه به طور طبیعی‌تر ارتباط برقرار کنند، بوجود آمد. پروتزهای مصنوعی معمولاً از یک ریزپردازنده یا رایانه برای اتصال حسگرها با سیگنال‌های عصبی استفاده می‌کنند، اما این نوآوری با ترکیب همه فرایندها در یک سیستم واحد از حسگرهای پیزومقاومتی (piezoresistive)، نیاز به این کار را از بین می‌برد.
این حسگرها از نانولوله‌های کربنی ساخته شده‌اند که در پلاستیک پلی‌اورتان انعطاف‌پذیر ادغام می‌شوند و در ساختارهای هرمی
شکل می‌گیرند. هنگامی که فشار وارد می‌شود، نانولوله‌های کربنی مجبور می‌شوند که به هم نزدیک‌تر شوند و اجازه می‌دهند تا جریان الکتریکی جریان یابد، در نتیجه تغییراتی در فشار ایجاد می‌شود که مستقیماً به سیگنال‌های دیجیتالی تبدیل می‌شود و عملکرد گیرنده‌های لمسی پوست را منعکس می‌کند.
ماهیچه‌های مصنوعی
ماهیچه‌های مصنوعی که در حال حاضر در رباتیک استفاده می‌شوند، معمولاً به سیستم‌های هیدرولیک یا پنوماتیک متکی هستند، که در پاسخ دادن کند هستند و توانایی حرکت در ربات‌های نرم را محدود می‌کنند.
پیشرفت‌های اخیر در استفاده از نانولوله‌های کربنی در محرک‌ها (ماهیچه‌های مصنوعی) منجر به امکان تولید روبات‌هایی با حرکات شبیه انسان شده‌است که به سرعت پاسخ داده و حرکت می‌کنند و طبیعی‌تر از هیدرولیک یا پنوماتیک که در حال حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرند رفتار می‌کنند.
محققان برای ایجاد نوع جدیدی از ماهیچه‌های مصنوعی، نخی (yarn) از نانولوله کربنی را در محرک‌ها قرار دادند. این سیستم با استفاده از نخ نانوکامپوزیتی نانولوله کربنی فنر مانند با سختی متغیر کار می‌کند. این نخ با تورم رزین اپوکسی مستقیماً بر روی نخ نانولوله کربنی فنر مانند در عضلات مصنوعی شکل می‌گیرد. محققان دریافته‌اند که این نخ نانوکامپوزیتی به سرعت پاسخ می‌دهد و بهبود قابل‌توجهی در سیستم‌های جایگزین فعلی ارائه می‌دهد.
نتیجه و پیامد این کار به ایجاد ربات‌های نرم که پاسخ‌گویی سریع‌تری دارند، بسط پیدا می‌کند. آزمایش‌ها نشان دادند که عضلات مصنوعی نخ نانوکامپوزیتی همچنین می‌توانند نیروهایی ایجاد کنند که بیش از 20 برابر بیشتر از عضلات اسکلتی انسان باشند.
دانشمندان بر این باورند که این نوآوری، کاربردهایی بسیاری در زمینه‌های مختلف نظیر محرک‌ها، همچنین حسگرها و میکروروبات‌ها خواهد داشت.
دستورالعمل‌های آینده
تحقیقات در مورد نانولوله هنوز در مراحل اولیه خود است و کاربردهای این ماده در بخش‌های مختلف هنوز در حال کشف شدن است. در این مقاله، استفاده از نانولوله‌ها در بهبود ماهیچه‌های مصنوعی و ایجاد حس لامسه‌ای شبیه به انسان در روبات‌ها مورد بحث و بررسی قرار گرفت. انتظار می‌رود یک روز، کاربردهای بیشتری گسترش یابند.