• आविष्कार अंतरिक्ष रोबोट के एक नए वर्ग के निर्माण की सुविधा प्रदान करेगा जो भारतीय अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी को सुदृढ़ करेगा

• इसका उपयोग देश में जैव-चिकित्सीय अनुप्रयोग के लिए अनुकूली रोबोटिक कृत्रिम अंग के लिए किया जाएगा

• आविष्कार का उपयोग स्मार्ट बिल्डिंग, ऑटोमोबाइल और विमानन उद्योग में भी किया जा सकता है

कानपुर, 19 जुलाई, 2022: भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान (IIT), कानपुर में स्मार्ट मैटेरियल्स, स्ट्रक्चर्स एंड सिस्टम्स (SMSS) लैब ने अगली पीढ़ी के अंतरिक्ष रोबोट और मेडिकल प्रोस्थेसिस के लिए जैव-प्रेरित कृत्रिम मांसपेशी विकसित की है। उद्योग की मांग और लघु, हल्के वजन, गैर-चुंबकीय गियर-मुक्त एक्ट्यूएटर्स, शेप मेमोरी एलॉय (एसएमए) आधारित एक्ट्यूएटर्स के क्षेत्र में वृद्धि से प्रोत्साहित होकर, पारंपरिक एक्चुएटर्स के उपयुक्त विकल्प के रूप में एक उत्कृष्ट पावर-टू-वेट अनुपात के साथ उभरा है। हालांकि, मौजूदा एसएमए एक्ट्यूएटर्स के पास एक्ट्यूएशन मैकेनिज्म की अपेक्षाकृत सरल वास्तुकला के कारण उच्च बल या टॉर्क आउटपुट के मामले में सीमित गुंजाइश है। इस सीमा को दूर करने के लिए, आईआईटी कानपुर में एसएमएसएस लैब, पोर्टेस्कैप सीएसआर फंडिंग से प्रेरित होकर, प्रति यूनिट वजन में लगभग 70% वर्धित मांसपेशी बल आउटपुट के साथ द्वि-पेंनेट मांसपेशी वास्तुकला की विशेषताओं का लाभ उठाकर एसएमए एक्चुएटर के डिजाइन स्थान का विस्तार किया है। इसके परिणामस्वरूप अंतरिक्ष रोबोटों की एक नई श्रेणी का निर्माण होगा जो भारतीय अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी को सुदृढ़ करेगा। टीम का नेतृत्व आईआईटी कानपुर में मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग के प्रोफेसर बिशाख भट्टाचार्य ने किया है, और इसमें कन्हैया लाल चौरसिया, वरिष्ठ परियोजना अभियंता, मैकेनिकल इंजीनियरिंग, आईआईटी कानपुर; ए श्री हर्ष और यशस्वी सिन्हा, प्रोजेक्ट इंजीनियर, मैकेनिकल इंजीनियरिंग, आईआईटी कानपुर शामिल हैं ।

प्रो. अभय करंदीकर, निदेशक, आईआईटी कानपुर ने कहा, “शेप मेमोरी एलॉय (एसएमए) आधारित एक्चुएटर्स को पारंपरिक एक्ट्यूएटर्स के लिए बेहतर विकल्प माना जाता है, हालांकि इसकी कुछ सीमाएं हैं। आईआईटी कानपुर में एसएमएसएस लैब के शोधकर्ताओं ने उन सीमाओं पर काम किया और इस अद्वितीय आकार की मेमोरी मिश्र धातु-आधारित जैव-प्रेरित मांसपेशी डिजाइन विकसित किया है जो अंतरिक्ष रोबोटिक्स और जैव-चिकित्सा प्रौद्योगिकी उद्योग को पुनर्जीवित करने की क्षमता रखता है। इस आविष्कार से न केवल नेक्स्ट जेन स्पेस रोबोट और मेडिकल प्रोस्थेसिस का विकास होगा, बल्कि विमानन और कुछ अन्य उद्योगों को भी मदद मिलेगी। एक तरह से, यह कई क्षेत्रों को लंबे समय में आत्मनिर्भर और अधिक उन्नत बनाने में मदद करेगा। मैं इस आविष्कार के लिए पूरी टीम को बधाई देता हूं।"

एक एक्चुएटर का प्राथमिक लक्ष्य विद्युत ऊर्जा को परिवर्तित करके यांत्रिक उत्पादन, जैसे बल और विस्थापन, उत्पन्न करना है। आकार स्मृति मिश्र धातु स्मार्ट सामग्री का एक वर्ग है जो उच्च तापमान के संपर्क में आने के बाद अपने आकार को बहाल कर सकता है। आकार स्मृति मिश्र धातु-आधारित जैव-प्रेरित मांसपेशी डिजाइन के अनुकूलन योग्य बहु-चरण पदानुक्रम की दिलचस्प संपत्ति देश में जैव-चिकित्सा अनुप्रयोग के लिए अनुकूली रोबोटिक कृत्रिम अंग विकसित करने के लिए जैव-मेक्ट्रोनिक्स के क्षेत्र में शोधकर्ताओं को भी प्रोत्साहित करेगी। यह जैव-चिकित्सा उपकरणों की लागत (मौजूदा लागत का एक तिहाई) को काफी कम कर देगा और एमआरआई स्कैनर, सीटी स्कैनर और सर्जिकल रोबोट जैसी उच्च प्रदर्शन प्रणालियों की सामर्थ्य में वृद्धि करेगा। प्रौद्योगिकी कम रखरखाव और शांत संचालन वाले रोगी कमरों के विकास को भी सक्षम करेगी।

अब तक, इस अनूठी और उन्नत अवधारणा को साहित्य (जैसे पत्रिकाओं आदि) में रिपोर्ट नहीं किया गया है। पेनेट मांसपेशी का उपयोग करने का जैविक लाभ यह है कि तंतु विशिष्ट रूप से मांसपेशी की ओर झुके होते हैं, जिससे फाइबर बल को मैक्रो-स्तरीय मांसपेशी बल के साथ जोड़ा जा सकता है, जिससे पांच से छह गुना उच्च बल उत्पन्न होता है। इस काम को नेचर वैज्ञानिक रिपोर्ट में प्रकाशित किया गया है, जिसका प्रभाव बहुआयामी है। विद्युत चुंबकत्व के अलावा एक उन्नत ड्राइविंग सिद्धांत के रूप में आकार स्मृति मिश्र धातु-आधारित बाइ-पेंनेट एक्ट्यूएटर का उपयोग करके, सिस्टम लघु मोटर उद्योग से गियर-आधारित पारंपरिक एक्ट्यूएटर के विकल्प की आवश्यकता को पूरा कर सकता है।

प्रस्तावित उत्पाद के उपयोग से ग्रिपिंग फोर्स के एक व्यापक बैंड के लिए उच्च उपयोग दर को बढ़ावा मिलेगा और इसलिए एक बेहतर लागत-लाभ अनुपात होगा। वर्तमान बायो-मिमिक दृष्टिकोण का उपयोग मध्यम से उच्च टोक़ अनुप्रयोगों के साथ-साथ मोबाइल रोबोटिक्स में संभावित अनुप्रयोग के साथ जैव-प्रेरित चर बल ग्रिपर सिस्टम के लिए रोटरी गति विकसित करने के लिए भी किया जा सकता है। इसके अलावा, स्मार्ट बिल्डिंग, ऑटोमोबाइल के लिए एचवीएसी प्रवाह नियंत्रण और सौर पैनल प्रदर्शन को अधिकतम करने जैसे औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उसी तकनीक का उपयोग किया जा सकता है। इस तकनीक के माध्यम से विमान अनुप्रयोगों के लिए कुशल टर्बाइन डिजाइन और एयरक्राफ्ट विंग का स्वचालित नियंत्रण भी संभव होगा।

एसएमएसएस लैब, आईआईटी कानपुर के बारे में

स्मार्ट मैटेरियल्स, स्ट्रक्चर्स एंड सिस्टम्स (SMSS) लैब, आई आई टी (IIT) कानपुर के मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग में स्थित है और इसका नेतृत्व प्रो. बिशाख भट्टाचार्य कर रहे हैं। SMSS रिसर्च ग्रुप 2001 में अपनी स्थापना के बाद से स्मार्ट सामग्री अनुसंधान, शिक्षण और अभ्यास के लिए उत्कृष्टता का केंद्र रहा है। अब तक, लैब ने 95+ जर्नल लेख, 50+ सम्मेलन पत्र प्रकाशित किए हैं; 20+ पेटेंट दायर किए हैं और 60+ परियोजनाएं शुरू की हैं।