मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (एमआईटी) के इंजीनियरों ने एक पक्षी के आकार का रोबोट बनाया है जो पूरी तरह से पंखों की गति का उपयोग करके एक साथ तैर और उड़ सकता है। इससे पहले, इस आकार की कोई भी मशीन प्रोपेलर या बाहरी लॉन्च सिस्टम का उपयोग किए बिना ये युद्धाभ्यास नहीं कर पाई थी।
यह परियोजना स्विट्जरलैंड में लॉज़ेन प्रौद्योगिकी संस्थान और संयुक्त राज्य अमेरिका के वाशिंगटन राज्य के कॉलेज के सहयोग से दो वर्षों तक विकसित की गई थी। शोध के परिणाम साइंस पत्रिका में प्रकाशित किए गए थे। यह समझने के लिए कि पक्षी तैराकी और उड़ान के लिए अपने पंखों का उपयोग कैसे करते हैं, शोधकर्ताओं की टीम ने समुद्री तोते और सीगल जैसी प्रजातियों पर प्रकाशित डेटा का विश्लेषण किया।
इन आंकड़ों ने एक स्पष्ट पैटर्न उजागर किया: छोटी गोताखोर पक्षी हवा में लगभग दस बार प्रति सेकंड और पानी में लगभग चार बार प्रति सेकंड पंख फड़फड़ाते हैं। इस लय ने रोबोट के विकास का आधार प्रदान किया।
रोबोट का वजन 200 ग्राम से कम है। इसके केंद्रीय भाग में एक जलरोधक बैटरी और मोटर होती है, जो पंखों की गति के लिए निर्धारित लय को संचालित करती है। एक छोटा मोटर चालित पूंछ उड़ान भरने पर रोबोट की नाक को ऊपर की ओर झुकाती है या गोता लगाते समय नीचे की ओर झुकाती है। पंख पतली झिल्लियाँ हैं जिन पर पानी को दूर करने वाले कण लगे होते हैं, जिससे लॉन्च के दौरान सतह पर आना आसान हो जाता है।
पंख हटाने योग्य और प्रतिस्थापन योग्य हैं। टीम ने 0.6 से 0.9 मीटर के पंखों के फैलाव के साथ तीन सेट डिजाइन किए। महत्वपूर्ण बिंदु कठोरता थी: बहुत लचीले पंख रोबोट को हवा में बनाए नहीं रख सकते थे, जबकि बहुत कठोर पंख पानी में अत्यधिक प्रतिरोध पैदा करते थे।
परीक्षण एक स्थापित प्रोटोकॉल के अनुसार किए गए। रोबोट को सतह से लगभग 0.5 मीटर नीचे रखा गया, और यह जांचने के लिए पंखों और पूंछ को विशिष्ट कोणों पर समायोजित किया गया कि क्या यह ऊपर उठ सकता है, सतह को पार कर सकता है और उड़ सकता है। प्रयोग पहले एक टैंक में और फिर स्विट्जरलैंड में जिनेवा झील पर किए गए।
सतह के पास, रोबोट लगभग 0.9 मीटर प्रति सेकंड की गति से तैरता था, जिसमें प्रति सेकंड लगभग पांच पंख फड़फड़ाते थे। हवा में, इसने समान फड़फड़ाहट आवृत्ति के साथ लगभग 6.1 मीटर प्रति सेकंड की गति प्राप्त की - जो वास्तविक गोताखोर पक्षियों के बराबर गति है।
वर्तमान में, टीम पंखों को संशोधित करने पर काम कर रही है ताकि वे घूम भी सकें, जिससे रोबोट एक जीवित पक्षी की तरह अधिक यथार्थवादी तरीके से युद्धाभ्यास कर सके। तेज हवा के झोंकों जैसे जटिल परिदृश्यों सहित कठिन परिस्थितियों में भी परीक्षण की योजना बनाई जा रही है। शोधकर्ताओं का लक्ष्य इस उपकरण का उपयोग महासागरों की निगरानी के लिए करना है, जिससे यह कार्य तेज और सस्ता हो जाएगा, क्योंकि जहाजों और स्थिर सेंसरों के लिए बड़ी लागत और सीमित गतिशीलता की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, रोबोट मनुष्यों के लिए खतरनाक स्थानों, जैसे दूषित पानी, बर्फ प्लेटफॉर्म के किनारे और ज्वालामुखीय झीलों में नमूने एकत्र कर सकेगा।
एक नवीन चिकित्सा प्रयोग के हिस्से के रूप में, मानव सदृश रोबोट ने पहली बार जीवित जानवरों में पित्ताशय की थैली को सर्जिकल रूप से हटाने का काम किया। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि मशीनें स्वायत्त रूप से काम नहीं कर रही थीं और उन्होंने मानव सर्जनों का स्थान नहीं लिया; सभी गतिविधियों को दूर से योग्य विशेषज्ञों द्वारा नियंत्रित किया गया था, जो मनुष्य और रोबोट के सहयोग का एक मॉडल प्रस्तुत करता है।
नेचर जर्नल में प्रकाशित इस अध्ययन में प्रीक्लिनिकल परीक्षण के दौरान जीवित सूअरों पर दो न्यूनतम इनवेसिव सर्जरी करने का विस्तृत विवरण दिया गया है। शोधकर्ताओं का मानना है कि यदि यह तकनीक भविष्य में मनुष्यों पर सुरक्षित और प्रभावी साबित होती है, तो यह सर्जनों को छोटे अस्पतालों और क्लीनिकों में दूर से रोबोटिक प्रक्रियाएं करने में सक्षम बनाएगी, जिनके पास उच्च लागत के कारण विशेष सर्जिकल उपकरण नहीं हैं।
कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो (यूसी सैन डिएगो) के चिकित्सा संकाय के सर्जरी सहायक प्रोफेसर के अनुसार, इस समाधान का मुख्य लाभ इसकी सरलता और कम लागत है। उन्होंने उल्लेख किया कि 'यह लागत का एक हिस्सा है और ऑपरेशन थिएटर में जगह लेता है', जिससे इसे ग्रामीण क्षेत्रों से लेकर युद्ध के मैदान और अंतरिक्ष तक हर जगह लागू करना आसान हो जाता है।
प्रयोग में चीनी निर्माता यूनिट्री (Unitree) द्वारा निर्मित मानव सदृश रोबोट यूनिट्री जी1 (Unitree G1) का उपयोग किया गया था। बुनियादी उपकरण संस्करण, जिसमें लगभग गैर-कार्यात्मक हाथ लगे होते हैं, की कीमत 13,500 अमेरिकी डॉलर (69,100 ब्राज़ीलियाई रियल) से शुरू होती है, साथ ही 300 से 1,200 अमेरिकी डॉलर (1,500 से 6,100 ब्राज़ीलियाई रियल) का शिपिंग खर्च। हालांकि, अधिक फुर्तीले रोबोटिक हाथों जैसे आवश्यक घटकों को जोड़ने से कीमत बढ़कर 67,000 अमेरिकी डॉलर (343,100 ब्राज़ीलियाई रियल) से अधिक हो सकती है।
फिर भी, यह कीमत इंट्यूटिव सर्जिकल (Intuitive Surgical) के दा विंची सर्जिकल सिस्टम (Da Vinci Surgical System) जैसे विशेष सर्जिकल सिस्टम की तुलना में काफी कम है, जिसकी लागत कई सौ हजार से लेकर कई मिलियन डॉलर तक होती है। इसके अलावा, आकार एक विशिष्ट विशेषता है: जबकि दा विंची प्रणाली का वजन लगभग 815 किलोग्राम हो सकता है और इसके लिए ऑपरेशन थिएटर में बड़ी जगह की आवश्यकता होती है, यूनिट्री जी1 की ऊंचाई लगभग 1.5 मीटर है और इसका वजन केवल 27 किलोग्राम है, जो इसे छोटे क्लिनिकल सेटिंग्स और दूरदराज के क्षेत्रों में उपयोग करने में आसान बनाता है।
इसके बावजूद, शोधकर्ता इस बात पर जोर देते हैं कि दा विंची प्रणाली पहले से ही यूएस खाद्य एवं औषधि प्रशासन (FDA) द्वारा अनुमोदित है, साथ ही अन्य स्वास्थ्य अधिकारियों द्वारा भी अनुमति प्राप्त है, और विभिन्न प्रकार की सर्जरी के लिए विभिन्न नैदानिक परीक्षणों में इसका परीक्षण किया गया है। मानव सदृश टेलीऑपरेटेड रोबोट पशुओं पर किए गए सफल ऑपरेशन के बाद भी प्रायोगिक चरण में बने हुए हैं।
प्रयोग को संभव बनाने के लिए, यूसी सैन डिएगो की टीम को रोबोट के लिए विशेष अनुकूलन विकसित करने पड़े, जिसे 'सर्जी' (Surgie) नाम दिया गया। शोधकर्ताओं ने भौतिक एडेप्टर बनाए जो मानव सदृश को सर्जिकल उपकरणों को पकड़ने की अनुमति देते हैं, और उन्होंने सॉफ्टवेयर भी विकसित किया जो सर्जन के सहज हाथ आंदोलनों को रोबोट के कलाई पर स्थापित उपकरणों के लिए सटीक कमांड में बदल सकता है।
नियंत्रण एक कंप्यूटर के माध्यम से किया गया था जिसमें स्टीरियोस्कोपिक डिस्प्ले लगे थे जो हेडसेट से जुड़े थे, जिससे प्रक्रिया को देखा जा सकता था। पेडल ऑपरेटर के हाथ की गति को सर्जिकल उपकरणों के संबंध में जोड़ने या डिस्कनेक्ट करने के लिए उपयोग किया जाता था। सूअर पर पहले ऑपरेशन में, सर्जन रोबोट के बगल में सहायक के रूप में मौजूद था। दूसरे ऑपरेशन में, दो टेलीऑपरेटेड मानव सदृश एक साथ प्रक्रिया में भाग ले रहे थे।
इस अध्ययन ने कई बाधाओं की भी पहचान की है जो अभी भी इस तकनीक के नैदानिक कार्यान्वयन में बाधा डालती हैं। संचालन के दौरान, टीम को सटीकता बढ़ाने के लिए रोबोटों को पुन: कैलिब्रेट करने या चिकित्सा उपकरणों के सापेक्ष उनके हाथों और निकाय को भौतिक रूप से स्थानांतरित करने के लिए प्रक्रियाओं को कुछ मिनटों के लिए रोकना पड़ा। जैसा कि यूसी सैन डिएगो टुडे में बताया गया है, ऑपरेशन में 'मौजूदा विशेष सर्जिकल प्रणालियों का उपयोग करने की तुलना में बहुत अधिक समय लगा'।
दूसरी सीमा यूनिट्री जी1 की भौतिक संरचना से संबंधित है। रोबोट की हाथ की पहुंच केवल 450 मिलीमीटर है, जबकि एक वयस्क व्यक्ति की पहुंच 1.6 से 1.8 मीटर होती है। यह अंतर दूरस्थ ऑपरेटरों के कार्य क्षेत्र को सीमित करता है। इसके अलावा, रोबोट की गतिशीलता की सीमाएं बार-बार कैलिब्रेशन की आवश्यकता के साथ मिलकर सर्जिकल टीम पर संज्ञानात्मक और परिचालन भार बढ़ा देती हैं।
शोधकर्ताओं ने यह भी बताया कि विलंबता - मानव ऑपरेटर द्वारा किए गए आंदोलन और रोबोट द्वारा उसके निष्पादन के बीच समय अंतराल - भविष्य के दूरस्थ संचालन के लिए एक और महत्वपूर्ण समस्या है। आधुनिक मानव सदृश रोबोट सिस्टम सैकड़ों मिलीसेकंड की देरी प्रदर्शित करते हैं, जबकि पिछले अध्ययनों से पता चलता है कि सर्जिकल सिस्टम को आदर्श रूप से 150 मिलीसेकंड से कम की देरी के साथ काम करना चाहिए। परीक्षणों से यह भी पता चला कि अनुभवी सर्जन और रेजिडेंट दोनों ने दा विंची रिसर्च किट कॉम्प्लेक्स के तत्वों का उपयोग करके प्रशिक्षण कार्य तेजी से पूरे किए, जिसे टेलीरोबोटिक सर्जरी में मानक माना जाता है, बजाय मानव सदृश रोबोटों को नियंत्रित करने के।
मौजूदा सीमाओं के बावजूद, शोधकर्ता दावा करते हैं कि वे नई अनुप्रयोग क्षेत्रों का अध्ययन करते हुए सिस्टम में सुधार करना जारी रख रहे हैं। यूसी सैन डिएगो के इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और कंप्यूटर साइंस के प्रोफेसर माइकल इप ने कहा कि लक्ष्यों में से एक 'स्वचालित सर्जिकल सहायक' विकसित करना है, जो उपकरणों की खोज या यहां तक कि ऑपरेशन थिएटर की सफाई जैसे सामान्य कार्यों में डॉक्टरों की सहायता कर सके। इप ने इस बात पर जोर दिया कि 'टेलीऑपरेटेड और स्वायत्त मानव सदृश रोबोटों में महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं तक पहुंच का विस्तार करने की वास्तविक क्षमता है, जिससे रोगी अन्यथा पहुंच नहीं पाते', जो न केवल संयुक्त राज्य अमेरिका बल्कि पूरी दुनिया में स्वास्थ्य संकट से निपटने में मदद कर सकता है। हालांकि, रोबोटिक्स के कई प्रमुख शोधकर्ता इस बात पर सहमत हैं कि सार्वभौमिक रोबोट, जो पूरी तरह से स्वायत्त रूप से काम कर सकते हैं, खासकर मनुष्यों के करीब और सुरक्षा की गारंटी के साथ, अभी भी पूर्ण कार्यान्वयन से बहुत दूर हैं।
