تشبه المعكرونة.. تطوير روبوتات لينة تتنقل في بيئات معقدة!
طور باحثون في جامعتي كارولينا الشمالية وبنسلفانيا الأمريكيتين، روبوتات لينة قادرة على التنقل دون أي تدخل بشري أو حاسوبي في بيئات معقدة مثل ”المتاهات“.
وقال فريق البحث إن الروبوتات مصنوعة من اللدائن الكريستالية على شكل شريط ملتوٍ شفاف يشبه ”المعكرونة“.
وقال جي يين، قائد فريق البحث والمؤلف المشارك في الدراسة ”تعتمد هذه الروبوتات على ما يسمى بالذكاء المادي؛ ما يعني أن المواد الذكية والتصميم الهيكلي هي التي تسمح للروبوتات بالتنقل، على عكس الذكاء الحاسوبي“.
ووفقا للدراسة – التي نشرت نتائجها في مجلة ”PNAS“ العلمية – فعند وضع الشريط على سطح لا تقل درجة حرارته عن 55 درجة مئوية، وهو أسخن من الهواء المحيط، يتقلص جزء الشريط الذي يلامس السطح، بينما ينقبض جزء الشريط المعرض للهواء؛ ما يؤدي إلى حركة دائرية في الشريط.
وكلما كان السطح أكثر دفئًا، زادت سرعة التدحرج.
وأضاف يين، الخبير في الهندسة الميكانيكية والفضائية أيضا ”تم القيام بذلك من قبل باستخدام قضبان ذات جوانب ناعمة، لكن هذا الشكل تظهر عيوبه عند مصادفته لأي عقبة؛ ما يجعله يدور ببساطة في مكانه“.
وتابع ”أما الروبوت اللين الذي صنعناه على شكل شريط ملتو فهو قادر على التغلب على هذه العقبات دون تدخل بشري أو حاسوبي على الإطلاق“.
ووفقا لفريق البحث، يستطيع الروبوت تخطي العقبات بطريقتين: يلتف الشريط حول العائق بكل سهولة إذا واجهت أطرافه أي عقبة في طريقها، أما إذا واجه الجزء المركزي من الروبوت شيئا ما في طريقه فإنه ينقبض ويبتعد في حركة مفاجئة.
والانقباض المقصود في هذه الحالة هو إطلاق سريع لطاقة التشوه المخزنة التي تجعل الشريط يقفز قليلا (أو يتراجع قليلا) قبل أن يعيد توجيه نفسه.
وقد يحتاج الشريط إلى الانقباض أكثر من مرة قبل العثور على اتجاه يسمح له بالتغلب على العقبة، ولكنه في النهاية يجد دائما مسارا واضحا للأمام.
وأوضح يين في هذا الشأن ”بهذا المعنى، فإن الروبوتات تشبه إلى حد كبير المكانس الآلية التي يستخدمها كثير من الناس في منازلهم، باستثناء أنها تستمد الطاقة من بيئتها وتعمل دون أي برمجة كمبيوتر“.
وبدوره، قال الدكتور ياو جاو، المؤلف الأول للورقة البحثية إن ”الإجراءين، الالتفاف والانقباض، اللذين يسمحان للروبوت بالتغلب على العقبات، يعملان على التدرج، إذ تحدث أقوى حركة إذا لامس جسم ما مركز الشريط“.
وأضاف ”وكلما ابتعد العائق عن المركز، قلت الحركات الانقباضية، حتى تصل إلى الخمس الأخير من طول الشريط، والذي لا ينتج عنه أي حركة على الإطلاق“.
كما أجرى الباحثون تجارب متعددة لإثبات أن الروبوتات قادرة على التنقل في مجموعة متنوعة من البيئات الشبيهة بالمتاهة.
وأظهر الباحثون أيضا أن الروبوتات اللينة ستعمل بشكل جيد في البيئات الصحراوية؛ ما يعكس قدرتها على تسلق وهبوط منحدرات الرمال الرخوة.
وقال يين ”هذا مثير للاهتمام وممتع عند النظر إليه، ولكن الأهم من ذلك أنه يوفر رؤى جديدة حول كيفية تصميم الروبوتات اللينة القادرة على جمع الطاقة الحرارية من البيئات الطبيعية والتعامل بشكل مستقل مع الإعدادات المعقدة وغير المهيكلة، مثل: الطرق الوعرة، والصحارى القاسية“.
