باتری هایی از جنس کاغذ

محققان آمریکایی به فناوری جدیدی دست یافته اند که با استفاده از آن می توانند باتری هایی از جنس کاغذهای آغشته به نانولوله های کربنی بسازند.این کاغذها که از قابلیت خم شدن،پیچ خوردن و حتی تا شدن برخوردار هستند.در ساخت ابزارهای الکترونیکی قابل انعطاف به عنوان باتری یا ابر خازن،مورد استفاده قرار می گیرند.در باتری ها از یک واکنش شیمیایی برای ذخیره و آزاد سازی انرژی استفاده می شود.این در حالی است که خازنها با استفاده از جریان الکتریکی مجموعه ای از صفحات رسانا را ایجاد می کنند،که به واسطه یک سطح عایق از یکدیگر مجزا شده اند.

خازنهای معمولی نمی توانند مقادیر زیاد انرژی را ذخیره کنند،اما با ساخت ابر خازنها با استفاده از نانولوله های کربنی به عنوان الکترودها می توان حجم بالایی از انرژی را در خازنها ذخیره کرد.برای ساخت ابر خازنهایی که از قابلیت انعطاف پذیری برخوردار باشند،محققان با استفاده از بخار مواد شیمیایی استاندارد،نانولوله های کربنی را در سطح یک صفحه ی سیلیکونی مستقر ساخته اند و از چنین روش مشابهی برای ساخت باتری های کاغذی سبک و انعطاف پذیر نیز استفاده کرده اند.

در یک سطح کاغذ،نانولوله های کربنی قرار دارند که به عنوان کاتد عمل می کنند و در سطح دیگر ان لایه ای از جنس لیتیم قرار گرفته است که به عنوان آند عمل می کند.با قرار گرفتن این ورقه در میان صفحاتی از جنس فویل آلومینیومی،می توان از آن به عنوان مولد برق استفاده کرد.این ورقه ها که از جنس قابلیت ذخیره انرژی الکتریکی برخوردار هستند برای تامین انرژی ابزارهای الکترونیکی ساخته شده از صفحات پلاستیکی انعطاف پذیر مورد استفاده قرار می گیرند.نمونه اولیه ساخته شده به قدری کوچک است که،می توان آنرا میان دو انگشت شست و اشاره نگه داشت و ?/? ولت جریان الکتریکی تولید می کند که،برای تامین برق یک پنکه کوچک و یا روشن کردن یک لامپ کافیست.

با روی هم قرار گرفتن یک ورقه از این باتری روی ورقه دیگر،قدرت بازده باتری افزایش پیدا می کند.همچنین محققان در تلاش هستند در مراحل بعدی تحقیقات خود،با ایجاد تغییراتی در الکترولیت این باتری ها،حجم ذخیره انرژی را افزایش دهند تا بتوانند از انها به عنوان جایگزین باتری های معمولی در ساخت تجهیزات ذخیره سازی انرژی در کیت های الکترونیکی پیشرفته استفاده کنند.

با توجه به این که هنوز هزینه لازم برای ساخت باتری های کاغذی پیشرفته برآورد نشده است،بنابراین هزینه نهایی ساخت آنها هنوز اعلام نشده است.

 تولید انرزی برق از صوت

شروین تقوی، دانشجوی دکتری مهندسی برق دانشگاه Caltech با طراحی سیستم تولید انرژی برق از امواج صوتی برای تحقق ایده خلاقانه استفاده از صوت به عنوان منبعی پاک و ارزان برای تولید انرژی تلاش می‌کند.
به گزارش خبرنگار «پژوهشی» خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا)، در طرح پیشنهادی وی، یک آنتن بشقابی صداهای بلند فرودگاه‌ها یا بزرگراه‌ها را از طریق میکروفن به جریان الکتریکی تبدیل می‌کند که این جریان پس از یکسو سازی در یک خازن بزرگ ذخیره شده و به عنوان یک منبع تغذیه الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
این پژوهشگر جوان ایرانی که طرح ابتکاری خود را سال‌ها پیش در نمایشگاه اختراعات سوئیس ارائه کرده است، علاوه بر این طرح، اختراعات متعددی در زمینه سیستم‌های لیزری و اپتیک دارد که از سوی مؤسسه تکنولوژی کالیفرنیا (دانشگاه Caltech) ثبت شده و چشم‌انداز بسیار روشنی برای این ابداعات در جایگزینی سیستم‌های موجود اپتیکی ترسیم شده است.
شروین تقوی لاریجانی که دارای دیپلم دانشگاه Orsay پاریس و فوق لیسانس مهندسی الکترونیک از دانشگاه کلتک آمریکا است، در سن 20 سالگی در نمایشگاه بین‌المللی اختراعات در ژنو به دلیل اختراع سیستم استفاده از نویزهای صوتی در تولید برق به دریافت مدال نقره نایل شد.
تقوی در گفت‌وگو با خبرنگار «پژوهشی» خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا) درباره ایده خلاقانه خود مبنی بر استفاده از صوت به عنوان منبع انرژی گفت: من 16 سال داشتم و در دبیرستان بودم که موقعی که معلم فیزیک درس می‌داد به فکرم رسید که چرا به صوت و انرژی‌های اکوستیک به عنوان یک منبع انرژی فکر نکنیم.
انسان همواره به صوت با دو دید نگاه کرده است، یکی به عنوان یک علامت (سیگنال) که بهتر است این سیگنال هر چه تمیزتر باشد و دوم به عنوان یک عامل مزاحم و آلاینده که باید از آن اجتناب کرد.
من همان موقع به فکرم رسید که این عامل مزاحمت برعکس می‌تواند بسیار مفید واقع شود به این صورت که از آن به عنوان یک منبع تولید انرژی که در زندگی انسان امروزی نقشی حیاتی دارد استفاده کرد.
وی خاطرنشان کرد: از همان موقع نیروی خود را به کار بردم که چه طور می‌توان این ایده را عملی کرد و سرانجام موفق به ارائه سیستم ساده‌ای در این زمینه شده و آن را به اداره ثبت اختراعات فرانسه ارائه کردم. پس از این این که تحقیقات کامل توسط اداره ثبت انجام شد و معلوم شد که این عقیده جدید است مورد توجه دولت و ارتش فرانسه واقع شد که کل هزینه ثبت را دولت پرداخت.
جدید بودن ابتکار من این بود که صوت (صداها و تمامی امواج اکوستیک) نه علامت (سیگنال) است و نه یک مزاحمت بلکه صوت می‌تواند یک منبع انرژی باشد.
تقوی تصریح کردم: سیستم ساده‌ای که من طراحی کردم این توانایی را داشت که امواج اکوسیتک را به برق تبدیل کند بدون اینکه به هیچ انرژی دیگری نیاز باشد بدین ترتیب انسان می‌تواند به صورت رایگان از صوت انرژی بگیرد به علاوه در طبیعت منبع‌های صوتی خیلی زیادی است که یکی از آنها همین شهر تهران است.
وی در گفت‌و‌گو با ایسنا خاطرنشان کرد: علاوه بر این نباید از یاد ببریم که انسان فقط یک رنج محدود انرژی اکوستیک را می‌شود. در طبیعت رنج‌های دیگری از صوت وجود دارد که به دلیل فرکانس آن توسط ما قابل شنیدن نیست مثل طیف‌هایی از صوت که برخی حیوانات در مواردی مثلا قبل از زلزله می‌شنوند و می‌تواند بسیار پرانرژی نیز باشد، بنابراین حتی اگر سیستم ابداعی امروز نتواند انرژی زیادی تولید کند، قطعا در آینده‌ای نه چندان دور با تکمیل آن و دستیابی به منابع صوتی دیگر می‌توان به تولید مقدار قابل توجهی انرژی با این سیستم امیدوار بود.
تقوی درباره مزایای استفاده از این سیستم گفت: جالب بودن انرژی صوتی این است که یک انرژی تمیز است و مواد زایدی بر جای نمی‌گذارد. در حال حاضر یکی از جدی‌ترین مشکلاتی که در استفاده از منابع نوین انرژی از جمله انرژی هسته‌یی وجود دارد مساله زباله‌های برجای مانده از آن است برای همین است که مرکز آزمایش‌های اتمی ITER سعی دارد که از واکنش Fusion انرژی بگیرد که ماندگاری رادیواکتیویته آن بسیار کمتر از سیستم‌های رایج هسته‌یی است. با این حال چه در سیستم جدید و چه در راکتورهای موجود همچنان با تکنیک‌هایی بسیار پیچیده و خطرناک سروکار داریم.
این دانشجوی ایرانی موسسه فن‌آوری کالیفرنیا درباره بازتاب ارائه این طرح و برخورد دانشمندان با این ایده بنیادی در تولید انرژی گفت: پس از ثبت اختراع با هزینه دولت فرانسه به نمایشگاه اختراعات سوییس که بزرگترین و مهم‌ترین نمایشگاه مخترعین دنیاست دعوت شدم. در این نمایشگاه بیش از هزار مخترع از تمام کشورهای معتبر دنیا حضور داشتند که من با بیست سال سن جوان‌ترین شرکت‌کننده نمایشگاه بودم. این طرح بسیار مورد توجه بازدید کنندگان و رسانه‌های گروهی بین‌المللی قرار گرفت به طوری که وقتی صدر اعظم سوئیس به همراه وزیر نیروی آن کشور و شهردار ژنو برای بازدید نمایشگاه آمدند و شنیدند که جوان‌ترین مخترع در نمایشگاه چنین عقیده نوینی ارائه کرده به ملاقات من آمدند و بخش اعظم دیدار آنها به صحبت درباره این طرح گذشت که گزارش آن در شبکه‌های رادیو تلویزیونی و مطبوعات نیز پخش شد. با وجودی که من به عنوان یک فرانسوی به نمایشگاه دعوت شده بودم خودم را به تمامی شخصیت‌ها و رسانه‌ها یک ایرانی معرفی کردم.
وی خاطرنشان کرد: پس از این که من برای اولین بار این ایده را که می‌توان از صوت به عنوان منبع انرژی توجه کرد نشان دادم و مطبوعات آن را منتشر کردند، کشورهای پیشرفته به این مساله پی برده و این ایده را دنبال کردند و تحقیقات زیادی را در این زمینه آغاز کردند و در این ارتباط تماس‌های زیادی با گروه‌های تحقیقاتی در کشورهای مختلف دارم.
تقوی اضافه کرد: هر اختراع به مرور زمان تکمیل می‌شود و نباید انتظار داشت که اولین اختراع تکمیل باشد. یک مثال اختراع چرخ است که به نظر من مهمترین اختراع انسان است. این اختراع را بشر اولیه هزاران سال پیش و قبل از ایجاد هرگونه تمدن انجام داد ولی هنوز چرخ‌های مختلف و کاملتری ارائه می‌شود.
وی در ادامه گفت‌و‌گو با ایسنا یکی دیگر از مزایای سیستم تبدیل صوت به انرژی برق را قابلیت ذخیره‌سازی انرژی در آن عنوان و خاطرنشان کرد: در این سیستم تبدیل صوت به انرژی برق به کمک transducteur صورت می‌گیرد و آن را به کمک یک Circuit electric در یک باتری که می‌تواند یک خازن باشد ذخیره می‌شود.
transducteur دستگاهی است که انرژی صوت(اکوستیک) راکه امواجی مکانیکی است به انرژی برق تبدیل می‌کند.
تقوی تصریح کرد: میکروفن‌ها به یک نوع از این دستگاه میکروفن است که البته با سیستم ما بسیار تفاوت دارد.
هدف میکروفن این است که تمیزترین علامت(سیگنال) ممکن را بدهد نه بیشترین انرژی را ، برای همین هم هست که ساخت بعضی از این میکروفن‌ها سخت و گران است و بعضی میکروفن‌ها از منابع برقی دیگر کمک می‌گیرند. در کاربردی که من پیشنهاد کردم هدف این است که بالاترین انرژی برقی را از این سیستم بگیریم و کاری به کیفیت سیگنالی که میکروفن می‌دهد نداریم.
وی در ادامه درباره منابع احتمالی انرژی صوتی که می‌توان برای تولید انرژی فراوان گفت: من چند سال پیش این فرضیه را مطرح کردم که اگر انسان به نظریه «بیگ بنگ» و سیاه‌چاله‌ اعتقاد دارد پس باید منبع‌های صوتی که نتیجه آنها است در فضا وجود داشته باشد.
بعد از آن خیلی کشورهای پیشرفته به این فکر افتادند که شاید در فضا صدا وجود داشته باشد و خیلی جالب است که چند وقت پیش یک گروه در ناسا به آن پی برد.
این دانشجوی مبتکر ایرانی در پایان درباره سایر اختراعات و ابداعات خود به ایسنا گفت: من بعد از اتمام تحصیلات مهندسی در فرانسه به Caltech (مؤسسه فناوری کالیفرنیا) آمدم و تحصیلات و تحقیقات خود را در زمینه اپتیک ادامه دادم. تحقیقات من بر لیزرهای نیمه هادی قابل تنظیم جهت استفاده در ارتباطات و سنجش از دور متمرکز شده و در این راستا با استفاده از یک رزوناتور ( ارتعاش دهنده) جدید که پیش از این اختراع کرده بودم موفق به ابداع ده‌ها نوع جدید از این لیزرها شدم که تمامی آنها به عنوان اختراع توسط دانشگاه Caltech به ثبت رسیده‌اند.
به علاوه این اختراعات، طرح‌ها و اختراعات دیگری را نیز در زمینه سنجش از دور و ارتباطات ماهواره‌یی دنبال میکنم

رادیو نرم افزاری

با ابداع فن‌آوری «رادیوی نرم‌افزاری»
استاد ایرانی دانشگاه «تگزاس» موفق به طراحی سیستم جدید ارتباطات سریع و فراگیر شد

خبرگزاری دانشجویان ایران - تهران
سرویس: پژوهشی
دکتر کامران کیا صالح، استاد و محقق ایرانی دانشکده مهندسی برق دانشگاه «تگزاس» موفق به ابداع نوعی فن‌آوری جدید و استثنایی بی سیم برای افزایش سرعت و فراگیری شبکه‌های ارتباطاتی شد.
به گزارش سرویس «فن‌آوری» خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، دولت آمریکا برای بهره‌برداری از این فن‌آوری نوین با محققان این دانشگاه قرارداد امضاء کرده است.
این استاد ایرانی که رییس آزمایشگاه ارتباطات نوری دانشگاه تگزاس است یک فن‌آوری ارتباطاتی بی‌سیم طراحی کرده که می‌تواند به سادگی از یک استاندارد به استاندارد دیگری منتقل شده و ارتباط فراگیر و همه جانبه به وجود آورد.
این فن‌آوری برای کارکنان سرویس‌های اورژانسی و اضطراری طراحی شده ولی احتمالا برای کاربران عادی نیز مورد استفاده خواهد داشت.
این فن‌آوری «رادیو نرم‌افزاری» نام دارد و راز ابداع آن در مدل‌های نرم‌افزاری است که روی یک پردازشگر چند منظوره کار می‌کنند.
این فن‌آوری متفاوت با روش معمول امروزی است که در آن تلفن‌های بی‌سیم تنها با یک نوع سیگنال کار می‌کنند.
استاد کیاصالح درباره این طرح جدید گفت: ما امیدواریم که روزی ناچار به دور ریختن تلفن‌های بی‌سیم، pdaها یا سایر ابزار ارتباطاتی نشویم بلکه به راحتی بتوانیم نرم‌افزار را به روز کنیم.
به گزارش ایسنا، این دانشگر ایرانی به عنوان پژوهشگر اصلی پروژه خاطر نشان کرد: پیش‌بینی می‌شود که «رادیوی نرم‌افزار» راه را به روی ساخت یک رادیوی مفهومی هموار کند که بر اساس این فن‌آوری ابزار ارتباطاتی بتوانند به طور خودکار هر بخش از طیف ارتباطاتی را که موجود است، جست و جو کرده و مورد استفاده قرار دهد.

منبع از سایت علمی نخبگان جوان 

ترانزیستورهای نانولوله‌ای سرعت بالا

مهندسین آمریکایی اولین ترانزیستور سرعت بالا را از نانولوله‌های کربنی ساخته‌اند. پیتر برک و همکارانش در دانشگاه کالیفرنیا (در ایروین) نشان دادند که وسیله آنها (یک نانولولة تک‌دیواره که به صورت ساندویچ، بین دو الکترود طلا قرار گرفته است) ‌در فرکانس‌های میکروویو بسیار سریع کار می‌کند. نتیجه حاصل،‌ گامی مهم در تلاش برای تولید اجزاء نانوالکترونیک است که می‌تواند جایگزین سیلیکون در کاربردهای الکترونیکی متعدد شود.

امروزه مدارهای میکروالکترونیکی متداول، کوچک و کوچک‌ترشده، به نظر می‌رسد که طی دهة آینده به محدودیت‌های ناشی از خواص بنیادی سیلیکون برسند. خواص نیمه‌رسانایی نانولوله‌های کربنی، آنها را به جایگزینی مطمئن برای سیلیکون تبدیل می‌کند. هم‌اکنون این نانولوله‌ها در ساخت اجزاء الکترونیکی متعددی از جمله دیودها و ترانزیستورهای اثر میدانی به کار برده می‌شوند.

ترانزیستورهای معمولی سه ترمینال دارند: الکترودهای سورس 1، درین 2 و گیت 3. الکترود گیت، چگالی الکترون‌ها را در ناحیه کروی ترانزیستور که معمولاً از مواد نیمه‌رسانا ساخته می‌شود، کنترل می‌نماید.

تصویر SEM از نانولوله تک دیواره نیمه‌هادیS Li et al. 2004 Nano Lett. 4 753چنانچه چگالی الکترون بالا باشد، جریان از سورس به درین می‌رود و اگر چگالی پائین باشد، جریانی برقرار نمی‌شود. این خاصیت سبب می‌شود تا ترانزیستور همانند سوئیچ تبدیل عمل نماید.

برک و همکارانش ترانزیستورهای خود را با قراردادن یک نانولوله تک‌دیواره به صورت ساندویچی بین الکترودهای طلائی سورس و درین (به شکل رجوع کنید) ساختند. هنگامی که آنها ولتاژ گیت را تغییر دادند، دریافتند که این مدار با فرکانس 6/2 گیگا هرتز کار می‌کند. این به معنای خاموش و روشن‌شدن (قطع و وصل) جریان در حدود 1/0 نانوثانیه است که باعث شده است تا این وسیله سریع‌ترین ترانزیستور نانولوله‌ای ساخته‌شده تاکنون باشد.

در حال حاضر، این وسیله در دمای 4 درجه کلوین کار می‌کند. اما برک مطمئن است که می‌توان آن را طوری ساخت که در دمای اتاق کار کند. به‌علاوه او معتقد است که این ترانزیستور را می‌توان به نحوی ساخت که حتی در فرکانس‌های بالاتر نیز کار کند.

وی می‌گوید: "تخمین من برای حد سرعت نظری این ترانزیستور1012 هرتز (تراهرتز) است که 1000 برابر سریع‌تر از سرعت رایانه‌های جدید می‌باشد."

1- Source

2- Drain

3- Gate

ساخت نانوآنتن‌های لیزری 

کلاچ چیست؟

کلاچ وسیله ایست برای انتقال حرکت چرخشی از یک شفت به شفت دیگر. کلاچ در واقع یک وسیله قطع کردن و یا وصل کردن است که در سیستم‌های انتقال نیرو بکار می‌رود. اصولاً در سیستم‌های انتقال نیرو، توان و نیروی تولید شده در موتور برای استفاده به شکلی دیگر و یا استفاده در جایی دیگر نیاز به جابجایی و انتقال دارد. حال برای آنکه بتوان بر روی این انتقال نیرو کنترلی را اعمال کرد. ساده‌ترین راه استفاده از یک کلاچ است تا هر زمان که نیاز به توقف انتقال نیرو باشد، این عمل انجام پذیرد.

کلاچ یک اتصال اصطکاکی میان موتور اتومبیل به عنوان منبع تولید توان و جعبه دنده اتومبیل برقرار می‌کند. در حالی که کلاچ اتومبیل درگیر است توان از موتور به جعبه دنده و از آنجا به چرخها انتقال می‌یابد. لیکن گاهی لازم می‌شود که دنده مورد استفاده در جعبه دنده ماشین بر حسب شرایط جاده و سرعت حرکت ماشین تغییر کند. برای آنکه بتوان این تغییر را به راحتی انجام داد، ابتدا لازم است که توان را از چرخ دنده‌های موجود در جعبه دنده قطع کرد. برای قطع کردن این ارتباط توانی میان جعبه دنده و موتور از کلاچ استفاده می‌شود.

 

این کار برای راننده اتومبیل می‌تواند به‌ راحتی فشاردادن یک پدال به کمک پای خویش باشد. لیکن فشار دادن این پدال پایی باعث فاصله گرفتن محور جعبه دنده از صفحه در حال چرخش موتور (فلایویل) خواهد شد. بوجود آمدن فاصله، معادل است با قطع ارتباط و انتقال توان. در این حالت راننده برای مدت کوتاهی پدال کلاچ را نگه می‌دارد و در حالی که جعبه دنده تحت هیچ نیروی خاصی قرار ندارد دنده مناسب را انتخاب کرده و جعبه دنده را در آن دنده مطلوب قرار می‌دهد و سپس پدال کلاچ را رها می‌کند. در این حالت انتقال توان از موتور به جعبه دنده دوباره از سر گرفته خواهد شد.

 

ویژگیهای لحاظ شده در طراحی بهینه کلاچ:

جهت طراحی بهینه کلاچ باید موارد گوناگونی را در نظر گرفت که در زیر به آنها اشاره می کنیم:

- انتقال ماکزیمم گشتاور: طراحی کلاچ باید بگونه ای باشد که بتواند 125 تا 150 درصد ماکزیمم گشتاور تولیدی موتور را منتقل کند.

- درگیری و خلاصی تدریجی: کلاچ و سیستمهای عملگر آن باید بگونه ای طراحی شوند که حین خلاصی و درگیری صفحات کمترین تکان را به خودرو منتقل کند.

- پخش سریع حرارت تولید شده: حین درگیری کلاچ بعلت وجود لغزش در ابتدای امر، گرمای زیادی تولید می شود که باید به طرقی دفع شود.

- بالانس دینامیکی: چون کلاچ عضو دوار متحرک است، بنابراین در سرعتهای زیاد جهت جلوگیری از بوجود آمدن نیروهای جانبی باید از لحاظ دینامیکی بالانس باشد.

- استهلاک نوسانات: طراحی کلاچ باید به گونه ای باشد که سبب از بین رفتن نوسانات انتقالی از موتور به سیستم انتقال قدرت و نوسانات انتقالی از چرخها به موتور شود.

- ابعاد کلاچ: از لحاظ ابعادی، کلاچ باید کمترین فضای ممکن را اشغال کند.

- اینرسی: قطعات متحرک کلاچ باید کمترین اینرسی ممکن را داشته باشند.

- سادگی در تعویض و تعمیر: تعویض قطعات و تعمیر آنها باید به سادگی صورت گیرد.

- سهولت در عملکرد کلاچ نزد راننده: عمل کلاچ گیری و تعویض دنده نباید برای راننده حالت خسته کننده و طاقت فرسایی داشته باشد.

انواع کلاچ:

بدون لغزش: این نوع کلاچها دو حالت دارند؛ حالت خلاصی و حالتی که کلاچ کاملاً درگیر است. بنابراین در این حالت لغزش یا سایش در کلاچ به هیچ عنوان مشاهده نمی شود.

یکطرفه: این کلاچها در گردش از یک طرف همانند کلاچ بدون لغزش عمل می کند، اما اگر چرخش در جهت مخالف صورت گیرد دو صفحه کاملاً روی هم سر می خورند و هیچگونه انتقال نیرویی صورت نمی گیرد؛ بنابراین در این کلاچها گشتاور تنها از یک طرف منتقل می شود.

اصطکاکی: اساس عملکرد این کلاچها درگیری دو صفحه دارای ضریب اصطکاک نسبتاً بالاییست که این درگیری سبب انتقال نیرو از یکی از صفحات به صفحه دیگر می شود. انواع مورد استفاده این نوع کلاچها شامل دیسکی، مخروطی، صفحه ای و تسمه ای می باشد.

هیدرولیک: در این نوع کلاچها نیرو از یکی از صفحات به سیال و سپس از سیال به صفحه متحرک مورد نظر منتقل می شود.

 

از میان انواع کلاچهای فوق تنها دو نوع آخر در خودروهای امروزی مورد استفاده قرار می گیرد.

کلاچ اصطکاکی:

این نوع کلاچها به پنج نوع عمده زیر تقسیم می شوند:

- کلاچ مخروطی
- کلاچ تک صفحه ای
- کلاچ چند صفحه ای
- کلاچ نیمه گریز از مرکز
- کلاچ گریز از مرکز

کلاچ مخروطی (Con Clutch):

در این کلاچ‌ها همانگونه که از اسم آن پیداست سطوح اصطکاکی به شکل مخروطی هستند. هنگامی که کلاچ درگیر می‌شود، گشتاور از طریق فلایویل که سطح داخلی آن به شکل مخروطی است به سطح مخروطی دیگری که درون فلایویل جای می گیرد منتقل می شود. برای خلاص کردن کلاچ نیز سطح مخروط خارجی کمی از درون فلایویل بیرون کشیده می شود تا تماس دو سطح قطع شود. شکل زیر کلاچ مخروطی رو نشان می‌دهد.

 

مزایا: برای فشار یکسان وارده بر پدال، نیروی اعمالی برروی سطوح اصطکاکی در این حالت بزرگتر از نیروی محوری اعمال شده نسبت به کلاچ صفحه ای است.

معایب: اگر زاویه مخروط کوچکتر از حدود 20 درجه انتخاب شود، ممکن است حالت خود قفلی پیش بیاید و جدا کردن دو سطحی که با هم در حالت چرخش هستند مشکل شود.

 

کلاچ تک صفحه ای (Single Plate Clutch):

در این نوع کلاچ، صفحه اصطکاکی بین فلایویل و صفحه فشارنده نگهداشته می شود و نیروی اعمالی توسط صفحه فشارنده سطوح را به هم می چسباند. این نیروی اعمالی از طریق یک پدال که بوسیله پای راننده فشرده می شود بوجود می آید. این نیرو سبب فشرده شدن انگشتی متصل به صفحه فشارنده می شود و بدین ترتیب نیرو از پای راننده به صفحه اصطکاکی منتقل می شود. در شکل زیر کلاچ تک‌صفحه‌ای را مشاهده می‌کنید.

مزایا: در این نوع کلاچ تعویض دنده نسبت به کلاچ مخروطی آسانتر است، زیرا جابجایی پدال در این حالت کمتر است و همچنین مانند کلاچ مخروطی مشکل قفل شدن در این حالت وجود ندارد.

معایب: فنرها در این نوع کلاچ نسبت به حالت مخروطی باید سختی بیشتری داشته باشند و در نتیجه نیروی فشارنده بزرگتری مورد نیاز است.

 

کلاچ تک صفحه ای با فنر دیافراگمی (Diaphragm Spring Clutch):

اساس کار این نوع کلاچ‌ها همانند کلاچ تک صفحه ای است با این تفاوت که در اینجا بجای فنرهای پیچشی از فنر دیافراگمی استفاده می شود؛ این فنرها در حالت عادی به شکل مخروط ناقص هستند، اما هنگامی که فشرده می شوند حالت تخت به خود می گیرند. در شکل زیر فنر دیافراگمی و نمونه ای از کلاچ دیافراگمی را مشاهده می‌کنید.

 

مزایا: به علت ذخیره انرژی در امتداد شعاعی طرح نهایی این کلاچ در امتداد محوری به مراتب کوچکتر و جمع و جورتر خواهد بود. فنر دیافراگمی در مقایسه با فنرهای تخت کمتر تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز قرار می گیرند، لذا برای استفاده در دورهای بالاتر مناسب تر می باشند. در این طرح فنر دیافراگمی هم بعنوان فنر فشارنده و هم بعنوان قطعه ناخنی عمل می کند، لذا این قطعات از سیستم حذف شده اند و باعث کاهش وزن کل و سر و صدای سیستم می شوند. در مورد فنر مارپیچی رابطه نیرو و جابجایی فنر خطی است. لذا با سایش صفحات اصطکاکی، به نسبت مقدار نیروی فشارنده آنها نیز کاهش می یابد. در حالیکه در مورد فنر دیافراگمی این رابطه غیر خطی بوده و می توان آن را به نحوی طراحی نمود که حساسیت کمتری به سایش داشته باشد.

معایب: نیروی فنر نسبت به فنرهای پیچشی کمتر است، بنابراین فقط در ماشین‌های سبک می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

 

نمودار زیر منحنی نیرو-جابجایی برای فنرهای مارپیچی و دیافراگمی را نشان می‌دهد.

 

 

کلاچ چند صفحه‌ای:

عملکرد این کلاچ همانند کلاچ تک صفحه ای است با این تفاوت که در اینجا بجای یک صفحه کلاچ، به تناسب گشتاور انتقالی مورد نظر از چندین صفحه اصطکاکی استفاده می شود. این امر باعث می شود که کلاچ بتواند گشتاور بزرگتری را منتقل کند. بنابراین این کلاچ‌ها بیشتر در خودروهای سنگین یا خودروهای مسابقه‌ای که به انتقال گشتاور بزرگتری نیاز دارند، مورد استفاده قرار می گیرد.

در شکل زیر نمونه ای از کلاچ چند صفحه ای را ملاحظه می‌کنید.

 

 

کلاچ نیمه گریز از مرکز (Semi-Centrifugal Clutch):

در این نوع کلاچ ها، فنرها برای انتقال گشتاور در سرعتهای معمولی طراحی می شوند، در حالی که در سرعت های بالاتر نیروی گریز از مرکز به انتقال گشتاور کمک می کند. در این کلاچ ها نیروی گریز از مرکز از طریق وزنه هایی بوجود می آید که همراه سایر اجزا دوار کلاچ می گردند.

 

در شکل بالا نمودار نیروی وارده روی صفحه فشارنده در کلاچ های نیمه گریز از مرکز را مشاهده می‌کنید.

 

 

در شکل بالا مدلی از کلاچ نیمه گریز از مرکز را مشاهده می‌کنید.

 

کلاچ گریز از مرکز (Centrifugal Clutch):

در این نوع از کلاچ ها بر خلاف کلاچ های نیمه گریز از مرکز، تنها از نیروی گریز از مرکز برای اعمال فشار بر روی صفحات و درگیر کردن کلاچ استفاده می شود. از مزایای این نوع کلاچ این است که به پدال کلاچ نیازی ندارد. کنترل کلاچ بصورت اتوماتیک و توسط دورموتور صورت می گیرد. خودروهایی که از این کلاچ ها استفاده می کنند، توانایی متوقف شدن با دنده درگیر را دارند، بدون اینکه خودرو خاموش شود. بنابراین در این حالت به مهارت کمتری از جانب راننده نیاز است. نمونه ای از این کلاچها را در شکل زیر مشاهده می کنید.

 

طرز کار این سیستم بدین گونه است که هنگامی که سرعت خودرو افزایش می یابد، وزنه A در اثر افزایش نیروی گریز از مرکزبالا می رود، در نتیجه میله رابط B سبب اعمال نیرویی به صفحه C می شود. این نیرو توسط فنر E به صفحه D منتقل می شود. صفحه D شامل صفحه اصطکاکی است که توسط اعمال فشار با فلایویل F درگیر می شود. فنر G باعث عدم درگیری کلاچ در سرعتهای پایین و حدود rpm 500 می شود. زائده H مقدار نیروی گریز از مرکز را محدود می کند چرا که وزنه A نهایتاً در این نقطه متوقف می شود. نیروی p متناسب با نیروی گریز از مرکز در هر سرعت خاص است. در حالیکه نیروی Q اعمال شده بوسیله فنر G در همه سرعتها ثابت می باشد. نموداری از نیروی گریز از مرکز در دورهای مختلف موتور را در شکل زیر می توان مشاهده کرد.

سلام

به دلیل اینکه ترانزستور مهم ترین وپرکاربرد ترین قطعه است وبه قلب الکترونیک معروف است

یه تاپیک جدا ایجاد کردم تا مفصلا در مورد آن مطالب قرار بگیرن و در مورد ان کاملا توضیح داده شود

اولین ترانزیستورها
  در اولیــن ماههــای سـال 1948 نخسـتین نمـونـه از یـک ترانزیـسـتـور (Transistor) که بدنه فلزی داشت در مجموعه آزمایشگاه های Bell ساخته شد. این ترانزیستور که قرار بود جایگزین لامپهای خلاء - الکترونیک - شود Type A نام گرفت. این ترانزیستور که کاربرد عمومی داشت و بسیار خوب کار می کرد یکسال بعد به تعداد 3700 عدد تولید انبوه شد تا در اختیار دانشگاه ها، مراکز نظامی، آزمایشگاه ها و شرکت ها برای آزمایش قرار گیرد.  

جالب آنکه این اختراع در زمان خود آنقدر مهم بود که هر عدد از این ترانزیستورها در بسته بندی جداگانه با شماره سریال و مشخصات کامل نگهداری می شد. همانطور که در شکل مشاهده می شود این ترانزیستور تنها دارای دو پایه بود. Collector و Emitter و پایه Base به بدنه فلزی آن متصل بود.

                                                                       اولین نمونه ترانزیستور بدنه فلزی  

                                                                      اولین نمونه ترانزیستور بدنه پلاستیکی

نمونه اصلاح شده بدنه پلاستیکی تولید ترانزیستورهای بدنه فلزی تا سال 1950 ادامه داشت تا اینکه در این سال در آزمایشگاه های Bell اولین ترانزیستور با بدنه پلاستیکی ساخته شد. طبیعی بود که در اینحالت ترانزیستور می بایست سه پایه داشته باشد. اما به دلیل مشکلاتی که در ساخت این ترانزیستور وجود داشت تولید آن به حالت انبوه نرسید و در همان سال ترانزیستور های جدید دیگری با پوشش پلاستیکی جایگزین همیشگی آن شدند. 

لازم به ذکر است که به عقیده بسیاری از دانشمندان، ترانزیستور بزرگترین اختراع بشر در قرن نوزدهم بوده که بدون آن هیچ یک از پیشرفت های امروزی در علوم مختلف امکان پذیر نبوده است. تمامی پیشرفت های بشر که در مخابرات، صنعت حمل و نقل هوایی، اینترنت، تجهیزات کامپیوتری، مهندسی پزشکی و ... روی داده است همگی مرهون این اختراع میباشد.  

ترانزیستور وسیله ای است که جایگزین لامپهای خلاء - الکترونیک - شد و توانست همان خاصیت لامپها را با ولتاژهای کاری پایین تر داشته باشد. ترانزیستورها عموما" برای تقویت جریان الکتریکی و یا برای عمل کردن در حالت سوییچ بکار برده می شوند. ساختمان داخلی آنها از پیوندهایی از عناصر نیمه هادی مانند سیلیکون و ژرمانیوم تشکیل شده است.

ترانزیستورهای نسل جدید

این ترانزیستورهای جدید بجای بهره‌گیری از سیلیکون، با ایندیوم فسفاید (indium phosphide) و ایندیوم گالیوم آرسناید ( indium gallium arsenide) ساخته می‌شوند. این مواد با هم ترکیب می‌شوند تا یک ماده سه لایه ایجاد شود که پایه ترانزیستورهای دوقطبی (bipolar) را تشکیل می‌دهد. هر ترانزیستور از سه قسمت ساخته می‌شود که عبارتند از امیتر، بیس و کلکتور. تیم طراح می‌گوید که ساختار کلکتور را با افزودن ایندیوم، کریستاله می‌کنند تا هتروجانکشن سودومورفیک (pseudomorphic heterojunction) درست شود. این پیوند اجازه می‌دهد تا الکترونها آزادانه تر بین دو لایه حرکت کنند که در نتیجه این عمل، سرعت بالا حاصل می‌شود. میلتون فینچ پروفسور مهندسی برق و کامپیوتر هولونیاک در ایلینویز که این مطالب را عنوان نمود اضافه کرد که هنوز چند سالی با ارائه نمونه عملی این ترانزیستورها به بازار فاصله داریم زیرا قیمتی که برای این نمونه تنظیم شده است 100 برابر ترانزیستور ساخته شده از سیلیکون است هرچند که انتظار می‌رود با تولید انبوه، این هزینه تا 90 درصد کاهش یابد. یکی از نقاط ضعف این مواد جدید آنستکه بشدت نیرو مصرف می‌کنند که باعث می‌شود تا نتوان آنها را در میکروپروسسورها کنار هم قرار داد.

در سال 1971 میلادی اولین پردازنده شرکت اینتل به نام 4004 تعداد 2300 ترانزیستور داشت و30 سال بعد از آن پردازنده پنتیوم 4 تعداد 42 میلیون ترانزیستور داشت در طی این مدت استراتژی اصلی سازندگان تراشه ها برای ساختن پردازنده های سریعتر کوچکتر کردن ترانزیستورها بوده برای فعال کردن آنها در انجام اعمال تکراری و همچنین فعال کردن مدارهای بسیار پیچیده که درون یک طاس از جنس سیلیکون جاگذاری شده اند به هر حال نظر به اینکه نیم رساناها حتی بیشتر از پیچیده بودن مرحله ی مهمی را در اندازه و حجم و کارایی ترانزیستورها می گذارنند مانند مصرف برق و گرما که دارد پدیدار می شود که به چند عامل محدود می شوند که به سرعت در طراحی و ساخت تراشه ها بستگی دارد.کاربرد طرحهای موجود برای پردازنده های آینده به خاطر تراوش کنونی در ساختمان ترانزیستور غیر قابل انجام است که نتایجی را از قبیل مصرف زیاد برق و تولید زیاد گرما در برداشته است.
در اواخر سال 2002 شرکت اینتل از نوآوری و پیشرفتهای محققانش در زمینه ساختمان ترانزیستورها و نمایاندن مواد جدید که به عنوان یک گام مهم در تلاش برای حفظ موازین قانون میکروچیپ و بهبود بخشیدن سرعت و راندومان قدرت و کاهش گرمای تولید شده در پردازنده خبرداد.این ساختمان جدید که به عنوان یک به روز رسانی در پردازنده ها اضافه می شود به نام اینتل تراهرتز ترانزیستور می باشد و این به خاطر توانایی در خاموش و روشن کردن ترانزیستورها در مدت زمانی به اندازه یک ترلیونم از ثانیه است شرکت اینتل امیدوار است که سرانجام تراشه های جدیدی بسازد که تعداد ترانزیستور های آن بیشتر از یک بیلیون است باسرعتی ده برابر بیشتر و با تراکم ترانزیستوری،بیست و پنج برابر تمام تراشه های پیشرفته موجود در سال 2000.انجام چنین کاری این معنی را به عناصر تراشه می بخشد که آنها قادر به اندازه گیری مقادیری بسیار کوچکتر از تار موی انسان به اندازه 20 نانو متر هستند.
ترانزیستور اختراع ساده ای است که در یک ناحیه ی سیلیکونی ساخته شده است که آن فقط میتواند به صورت الکترونیکی یک تبدیل بین خاموش و روشن انجام دهد.مطابق آیین و برنامه ترانزیستورها آنها سه پایانه با اسامی Gate و Source و Drain دارند.Source و Drain نوع دیگری از سیلیکون اساسی و Gate ماده به نام پلیسیلیکون است.پایین Gate لایه ی نازکی به نام ماده عایق برق که از دی اکسید سیلیکون ساخته شده وجود دارد وقتی که ولتاژی به ترانزیستور داده می شود Gate باز یا روشن می شود و جریان برق از Source به Drain جاری می شود وقتی که Gate بسته یا خاموش است هیچ جریان برقی وجود ندارد.تکنولوژی اینتل تراهرتز در ترانزیستورها دو تغییر عمده را شامل می شود اولی این است که فاصله ی بین Source و Drain زیاد تر می شود و زیربنای این ترانزیستور ها به گونه ای است که فقط یک جریان الکتریسیته می تواند از آن عبور کند.دومی این است که لایه ی عایق سیلیکون که اندازه ی آن بسیار نازک است زیر Source و Drain جاسازی می شود. این روش با روش موسوم برای ایزوله کردن سیلیکون در بقیه ی اختراعات متفاوت است.وقتی ترانزیستور روشن است ماکسیسم رانشی است که می تواند داشته باشد که این در سرعت تبدیل حالت خاموش و روشن کردن ترانزیستور بسیار مفید است.وقتی که Gate خاموش است لایه ی اکسید راه جریانهای ناخواسته ای که در گردش می افتد را مسدود می کند.سومی این است که قطعه شیمیایی لایه ی اکسیدی Gate ی ترانزیستور را با Source و Drain مرتبط می سازد که باعث می شود یک ماده عایق جدید ایجاد شود که این روش توسط تکنولوژی به نام لایه ی اتمی رشد یافته است که این لایه هایی هستند که با کلفتی یک مولکول رشد یافته اند.قطعه شیمییایی خیلی دقیق لایه ی اکسیدی Gate تابه حال توانسته از جنس آلومینیوم و تیتانیوم از بین بقیه قطعات باشد.
این سه روش بهبود سازی مستقل از هم هستند اما کار آنها در آینده یک هدف را دنبال خواهد کرد که استفاده ی موثرتری از جریان برق توسط ترانزیستورهاست:

سلام

این روزها که علم سعی در تولید اتومبیل هایی با سوخت پاک -جایگزین و  کم مصرف دارد ، افرادی همچنان وجود دارند که با صرف پولهای هنگفت اتومبیلهای پر سرعت و البته پرمصرفی را خریداری میکنند . در این مطلب با  سریع ترین اتومبیل های دنیا البته به تحقیق سایت forbes.com آشنا خواهید شد .

 SSC Ultimate Aero

حداکثر سرعت : 257 مایل بر ساعت
قدرت : 1183 اسب بخار
قیمت  : 654,000 دلار
کشور سازنده : ایالات متحده آمریکا

2.Bugatti Veyron

حداکثر سرعت : 253 مایل
قدرت : 1001 اسب بخار
قیمت : 1/5 میلیون دلار
کشور سازنده : فرانسه

3.  Koenigsegg CCX

حداکثر سرعت : 250 مایل
قدرت : 806 اسب بخار
قیمت : 695,000 دلار
کشور سازنده : سوئد

 

 

4.Saleen S7 Twin Turbo

 

حداکثر سرعت : 248 مایل
قدرت : 750 اسب بخار
قیمت :555,000 دلار
کشور سازنده : ایالات متحده آمریکا

5.Bristol Fighter T

 

 

حداکثر سرعت : 225 مایل
قدرت : 1012 اسب بخار
قیمت : 700,000 دلار
کشور سازنده : انگلستان

 

6.Pagani Zonda F

 

 

حداکثر سرعت : 215 مایل
قدرت : 549 اسب بخار
قیمت : 741,000 دلار
کشور سازنده : ایتالیا

انسان از دیرباز در جهت افزایش آسایش خود گام برداشته . به کار گیری انواع انرژی، ساخت ابزارهای متفاوت و در مراحل بعدی ماشین آلات ساده و پیچیده در همین راستا می باشد. با پیشرفت علم به تدریج انسان بخش هایی از وظایف و فعالیت های خود را بر دوش ماشین آلات گذاشت و به جرأت می توان گفت ربات ها هم اکنون آخرین نسل این ماشین ها هستند. ربات ماشین الکترومکانیکی هوشمندی است که برای وظیفه ای خاص ساخته و برنامه ریزی گردیده و با گذشت زمان نقش مهم تری در زندگی انسان ایفا می نماید.

ربات ها معمولا در مواردی استفاده می شوند که بتوانند کاری را بهتر از یک انسان انجام دهند یا در محیط های پرخطر فعالیت کنند مثل اکتشافات در مکان های خطرناک و یا مکان های آلوده به مواد شیمیایی و میکروبی و ... .

آیزاک آسیموف در ارتباط با ربات ها قوانین سه گانه ای وضع نموده:

1 ـ  یک ربات نباید به هستی انسان آسیب برساند یا به واسطه ی بی حرکتی زندگی یک انسان را به مخاطره بیاندازد .

2 ـ یک ربات باید از دستوراتی که توسط انسان به او داده می شود اطاعت کند جز در مواردی که با قانون یکم در تضاد باشد .

3 ـ در نهایت یک ربات تا جایی که با قوانین یکم در تضاد نباشد از خود محافظت کند .

در سال های اخیر کاربرد دیگری از ربات ها مورد توجه قرار گرفته است که که کاملا با قوانین اول و دوم ایزاک آسیموف در تضاد است و آن استفاده از ربات در عرصه ی فعالیت نظامی می باشد. از آنجا که برای ربات ها ترس بدون معنی است، سرما و گرما بر آن تأثیری ندارد، استرس ، بیماری ، آلودگی ، باد و باران و ... بی تأثیر است، در صورت نابودی هزینه ی کمی به دولت تحمیل می کند و نیاز به فرایند های پیچیده ی آموزش و ... ندارد و در صورت لزوم به تعداد زیاد قابل تولید می باشند؛ می تواند جایگزین مناسبی برای انسان ها در میادین نبرد باشد.

بعضی از ربات های نظامی برای کار هایی مانند شناسایی ، پاکسازی میادین مین ، نمونه برداری از آلودگی ها و ... مورد استفاده قرار میگیرند و برخی دیگر مسلح می باشند و خود مستقیما وارد میدان نبرد برای صدمه زدن به دشمن می گردند.

ایده ی استفاده از ربات در میادین نظامی چندان هم جدید نیست و به جنگ جهانی دوم باز می گردد . نیروهای آلمانی با ارایه ی مینی تانک کوچک کنترل از راه دورgoliath  ( جالوت ) که حامل مقادیر مواد منفجره بود اقدام به تخریب ماشین آلات و نیروهای دشمن می نمودند. در جناح دیگر نیز روس با ربات مشابهی به نام teletank از این روش سود می برد.

به طور کلی ربات ها از حیث هدایت و کنترل به دو گروه خود مختار و کنترل شونده از راه دور توسط انسان تقسیم بندی می شوند . از آنجا که هوش مصنوعی هنوز آنقدر پیشرفت نکرده تا در مواقع حساس و موقعیت های جدید تصمیم صحیح و سریع را بگیرد انسان همچنان نقش مهمی را در هدایت و کنترل ربات های نظامی ایفا می کند. به عنوان مثال در جریان مأموریت خنثی سازی یک بمب ، یک ربات ربات هوشمند در مراحل انتهایی خنثی سازی ناگهان به صورت کنترل نشده شروع به چرخش به دور خود و باعث نگرانی مسولین و ایجاد تردید هایی در ارتباط با به کارگیری ربات ها در مواقع حساس شد و یا در جریان یک تست، ربات های مسلح sward به سوی یکدیگر آتش گشودند .

در وادی ربات های نظامی آمریکا مانند دیگر عرصه ها ی نظامی بازیگر اصلی است و در قالب یک پروژه ی 230 میلیاردی سرگرم ایجاد و تجهیز یک ارتش رباتیک در آسمان ، خشکی ، روی آب و زیر آب است. از کشور های مهم دیگر پیشرو در این وادی به رژیم غاصب صهیونیستی ، کره ی جنوبی ، سنگاپور و انگلستان می توان اشاره کرد که عمدتآ به عنوان نیرو های گشت گارد مرزی از آن ها استفاده می نمایند.

ربات های نظامی به گروهای اصلی زیر قابل تقسیم می باشند:

1) UAV-MAV روبات های پرنده که عمدتا هواپیما های بدون سرنشین هستند و برای شناسایی ، تجسس ویا بر علیه اهداف زمینی ، هوایی ویا در یایی بکار می روند. سامانه ی خودکار شکارچی (Predator) که در سال 2002 خودرویی مملو ازسرنشین را که مضنون به شرکت در القاعده بودند را با استفاده از موشک هل فایر بر فراز خاک یمن هدف قرار داد نمونه ای از این گروه است . از اعزای مهم این گروه به global hawk, X 45 و... می توا ن اشاره کرد. کشورمان با دارا بودن پهپاد هایی نظیر مهاجر و ابابیل و.. در این زمینه از کشور های پیشرفته محسوب می گردد.

2) گروه دوم، روبات های زمانی هستند که خود به زیر گروه های متنوع قابل تقسیم می باشند. از روبات های مهم این گروه می توان بهsward , talon ,mars , گلا دیا تور ,matilda,acer  و... اشاره کرد .

3) USV قایق های بدون سرنشین که برای گشت زنی شناسایی و یا علیه اهداف دریایی بکار گرفته می شود . امریکا و اسراییل از کشورهای مهم در این حوزه می باشند.

4) UWSV زیر دریایی های بدون سرنشین هستند که می توانند در زیر آب به علت کوچکی ، نقش های مهمی ایفا نمایند.

در فیلم ضمیمه شاهد عملیات شناسایی یک پهپاد ایرانی بر فراز یک ناو هواپیما بر امریکایی در خلیج فارس هستیم  . این واقعه البته افتضاحی برای نیروی دریایی آمریکا محسوب میگردد .

دانلود FLV player

به زودی نه تنها در عرصه نظامی بلکه در عملیات‌های امدادی و کمک‌رسانی به مردم نیز از حشرات کوچک روباتیک که MAV نامیده می‌شوند، استفاده خواهد شد.

وزارت دفاع ایالات متحده تاکنون بیش از سی میلیون دلار برای طراحی و ساخت این روبات های کوچک هزینه کرده است. از آنجا که استفاده از این روبات های کوچک، بهترین راه حفاظت نیروها از خطرات موجود در عملیات های شناسایی است، سازمان پروژه های تحقیقات دفاع پیشرفت ایالات متحده (DARPA) از چندین گروه تحقیقاتی برای ساخت روبات هایی که طول، عرض و ارتفاع شان کمتر از 20 سانتی متر باشد، حمایت مالی به عمل آورده است.

در واقع این روبات های پرنده، کوچک ترین هواپیماهای بدون سرنشین هستند که تاکنون ساخته شده اند.

این روبات های کوچک پرنده به تقلید از حرکات پرواز و نحوه بال زدن برخی از حشرات (از جمله سنجاقک، زنبور عسل و مگس) طراحی شده اند. به طور مثال پرواز مگس نکات بسیار زیادی از علم هوانوردی را به بشر یاد می دهد که بسیاری از آنها را نمی توان با بررسی بال های ثابت هواپیماها یاد گرفت زیرا اصول و قواعد پرواز حشرات و حرکت بال های آنها، از اصول و قواعد موجود برای پرواز با بال های ثابت هواپیما متفاوت است.

«مایکل دکینسون» استاد زیست شناسی دانشگاه برکلی کالیفرنیا در این زمینه می گوید: «می توان به سادگی ثابت که زنبور عسل هرگز پرواز نمی کند چرا که اگر تئوری بال های ثابت را در مورد بال های حشرات هم به کار بریم می توان محاسب کرد که پرواز این حشرات غیرممکن است، بنابراین به طور حتم باید از دئوری دیگری درباره اثبات چگونگی پرواز این حشرات استفاده کرد.» پروفسور دکینسون یکی از اعضای گروه مربوط به برنامه MFI یا حشرات پرنده میکرومکانیکی است. وظیفه دکینسون و همکارانش در این پروژه، ساخت روبات های کوچک پرنده یی است که از اصول پرواز حشرات در طراحی آنها استفاده شده است.

این پروژه با همکاری سازمان طرح های تحقیقاتی دفاع پیشرفته در حال انجام است.

حشره روباتیکی که اعضای برنامه تحقیقاتی MFI (پرنده میکرومکانیکی) آن را طراحی کرده اند و به زودی ساخت آن به اتمام می رسد، تنها 15 تا 25 میلی متر عرض خواهد داشت که حتی از اندازه های مورد نظر سازمان برنامه های تحقیقاتی هم کوچک تر است و در آن از بال های ثابت استفاده نشده است.

شاید جالب باشد که بدانید هواپیما نیروی لازم برای بلند شدن از زمین به دلیل وجود جریان هوای سریع تر در بالای بال ها نسبت به قسمت پایین آنها تولید می کند. این سیستم در هواپیماها به «آیرودینامیک دائمی» معروف است. ولی بدون شک هیچ زنبور یا سنجاقکی از چنین سیستمی برای پرواز استفاده نمی کند زیرا بال های آنها همواره در حرکت است. به گفته «جان وانگ» فیزیکدان کالج مهندسی کورنل امریکا، برعکس پرواز هواپیماهای با بال ثابت، حشرات در میان انبوهی از حلقه های جریان هوا که با حرکت دادن بال هایشان تولید کرده اند، پرواز می کنند. جریان هوای موجود در این حلقه ها در جهت مخالف جریان هوای اصلی حرکت می کند و در اصل همین حلقه های جریان هوا هستند که به حشرات قدرت پرواز می دهند. دکینسون همچنین معتقد است که درک مکانیسم پرواز حشرات  و بهره گیری از آن در ساخت حشرات روباتیک بسیار مفید بوده است.

در حال حاضر دو پروژه بزرگ «روبات های پرنده» تحت حمایت مالی آژانس تحقیقات دفاع پیشرفته در حال انجام است و مراحل پایانی ساخت را می گذراند. یکی از این پروژه ها برنامه گروه پروفسور دکینسون است و طرح دیگر را پروفسور «رابرت میشلسن» هدایت می کند. یعنی دقیقاً زمانی که دکینسون در حال ساخت حشرات میکرومکانیکی در دانشگاه کالیفرنیا بود، رابرت میشلسن هم در مجتمع فناوری «جورجیا» مشغول فعالیت روی پروژه انتومتر بود.

در اواسط سال 2000 میلادی اداره ثبت اختراعات فنی ایالات متحده (IEEE) روبات الکترومکانیکی چند منظوره رابرت میشلسن را با نام «انتومتر» و به نام موسسه فنی جورجیا به ثبت رساند. این روبات پرنده به منظور فعالیت در محیط های نظامی و همچنین کمک رسانی و با الهام از نوع باز و بسته کردن بال پرندگان طراحی شده بود. روبات الکترومکانیکی انتومتر از یک واکنش شیمیایی نیرو می گیرد.

به این شکل که یک سوخت در داخل بدنه آن ریخته شده و به وسیله آن یک واکنش شیمیایی رخ داده و گازی آزاد می شود.

فشار حاصل از این گاز به پیستون داخل بدنه که به بال ها متصل است نیرو وارد کرده و باعث به حرکت درآمدن بال ها می شود. ضمن اینکه قسمتی از گاز هم از راه دریچه موجود در بال ها خارج می شود. در حال حاضر این روبات پرنده با توجه به تغییراتی که در آن ایجاد شده کمتر از 20 سانتی متر پهنای بال دارد. در وسیله یی  با این ابعاد هر قسمت باید وظیفه خاصی انجام دهد. به طور نمونه یک آنتن رادیویی که به  این وسیله وصل است در عین حال که عامل ایجاد تعادل در هنگام پرواز آن است، کار مخابراتی و دریافت پیام را هم انجام می دهد یا پاهای این روبات که علاوه بر تعادل، وسیله یی برای ذخیره سوخت هم هست.

سازمان تحقیقات دفاع پیشرفته تاکنون بیش از سی میلیون دلار برای ساخت حشرات روباتی، سرمایه گذاری کرده است. محققان برای ساخت این روبات ها آزمایش های بسیاری برای شناخت نوع پرواز حشرات انجام دادند. به طول مثال حسگرهای برای اندازه گیری نیروی بال ها به آنها متصل شده است. محرک فیزوالکتریک که باعث به حرکت درآوردن بال ها خواهد شد، با انرژی خورشید فعال می شود.این روبات های پرنده اکنون مراحل پایانی آزمایش های خود را طی می کنند و توانسته اند بیش از 90 درصد از نیرویی را که برای پرواز نیاز دارند به وسیله عملکرد بال های خود به دست آورند.

گام بعدی در کامل تر ساختن این روبات اضافه کردن بخش کنترل پرواز و ارتباط برای کنترل از راه دور آن بود. بدون شک با توجه به حمایت هایی که سازمان تحقیقات دفاع پیشرفته از این سرح به عمل آورده است، اولین استفاده از این روبات ها در عملیات های جاسوسی خواهد بود. از این حشرات روباتی می توان در مأموریت های شناسایی استفاده کرد که به وسیله سربازان کنترل می شوند. از این روبات ها فقط برای تصویربرداری از تحرکات نیروهای دشمن استفاده نمی شود بلکه می توان روی تانک، نفربر یا هر وسیله نظامی دیگری یک برچسب الکترونیکی نصب کرد تا نیروهای خودی به راحتی آنها را هدف بگیرند.

پیشرفت‌های حاصل شده در میکروتکنولوژی، به خصوص در زمینه سیستم‌های میکروالکترومکانیکی باعث قدرتمندتر شدن این روبات ها شده است. به طور مثال میکروسیستم هایی مانند دوربین های ccd-array، حسگرهای کوچک مادون قرمز و نیز ردبپای کوچک با ظرافت خاصی به سادگی در ساختار این روبات ها جای گرفته اند. ضمن اینکه این روبات ها باید برای عملکرد عالی، دارای دامنه پروازی معادل 10 کیلومتر باشند و محدودیتی برای پرواز در شب نداشته باشند و حداقل یک ساعت در آسمان پرواز کنند. ضمن اینکه سرعت ایده آل برای آنها 70 تا 100 کیلومتر در ساعت است. این پرنده های کوچک روباتی به وسیله ایستگاه های زمینی که به آنتن های مخصوصی برای هدایت آنها مجهز هستند، کنترل می شوند.

فعالیت این روبات ها تنها در عرصه نظامی نیست بلکه قرار است نسل جدید کاوشگران فضا نیر باشند. در واقع سازمان فضایی ناسا به قدرت و توانایی های آنها پی برده است و به منظور استفاده از آنها به عنوان کاوشگر در مریخ از مؤسسه تحقیقاتی جورجیا، حمایت مالی به عمل آورده است. حشرات روباتی مزیت های بسیار زیادی برای استفاده در امور فضایی برای ناسا خواهند داشت. البته انتومترها برای استفاده در مریخ باید در اندازه یی بزرگ تر ساخته شوند و پهنای بال آنها هم حداقل یک متر باشد تا بتوانند در اتمسفر مریخ به پرواز درآیند.

این حشرات روباتی پس از وقوع بلایای طبیعی مانند سیل، زلزله و ... نیز کاربردی فوق العاده خواهند داشت. به این دلیل که به کمک اندازه کوچک خود به راحتی بر فراز مناطق آسیب دیده به پرواز در می آیند و می توانند به مکان هایی که هیچ چیزی نمی تواند در آن نفوذ کند، رفته و به جست و جوی افراد آسیب دیده بپردازند.

از دیگر کاربردهای مهم این روبات های پرنده کنترل ترافیک در شهرهای پر جمعیت است. ضمن اینکه در گشت زنی های مرزی و عملیات های مهم پلیسی بسیار قابل اعتماد هستند.

ظهور این روبات های پرنده موجب کاهش حضور انسان ها در محیط های پرخطر شده و مأموریت های خطرناک به ویژه امدادرسانی در مناطق تخریب شده بر عهده این میکروروبات ها خواهد بود.

منبع: Populartechnology.com