العلوم

هذا الروبوت يشبه فطيرة ويقفز مثل يرقة


إذا كان بإمكان الفطيرة أن تحلم ، فقد تطول للأرجل حتى تتمكن من القفز من طبق الإفطار سعياً وراء حياة أفضل غير مضغوطة.

لكن اتضح أن الأرجل ليست ضرورية لشيء مسطح مثل رفرف الجاكار للقفز. صممت مجموعة من العلماء روبوتًا على شكل تورتيلا يمكنه القفز عدة مرات في الثانية وأعلى من سبع مرات ارتفاع جسمه الذي يبلغ نصف سنتيمتر. لقد أفادوا أن الروبوت ، وهو بحجم كرة التنس المسحوقة ووزنه تقريبًا مثل مشبك الورق ، يقوم بهذه الأعمال الفذة برشاقة دون أي مظهر من الأقدام. تم نشر بحثهم الثلاثاء في المجلة اتصالات الطبيعة.

وصف Shuguang Li ، عالم الروبوتات في جامعة هارفارد والذي لم يشارك في البحث ، الروبوت الجديد بأنه “فكرة ذكية” و “مساهمة مهمة في مجال الروبوتات اللينة”.

يتحرك العديد من الروبوتات الأرضية ، أي تلك الموجودة في المنزل على الأرض بدلاً من الهواء أو الماء ، عن طريق التدحرج أو المشي. لكن القدرة على القفز يمكن أن تساعد الروبوت الأرضي على اجتياز مساحات جديدة والتنقل في التضاريس الوعرة ؛ كتب روي تشين ، الباحث في جامعة تشونغتشينغ في الصين ومؤلف الورقة البحثية ، في رسالة بالبريد الإلكتروني ، أنه في بعض الأحيان يكون من الأفضل للروبوت القفز فوق عقبة بدلاً من الالتفاف حولها.

على الرغم من أن القفز يمكن أن يمنح بعض الروبوتات ميزة تنافسية ، إلا أن هندسة هذه القدرة كانت تحديًا للباحثين في مجال الروبوتات. يمكن لبعض الروبوتات اللينة التي تخزن الطاقة أن تؤدي قفزة واحدة مثيرة للإعجاب بشكل نادر للغاية. يمكن لبعض الروبوتات اللينة خفيفة الوزن التي لا تخزن الطاقة أن تقفز كثيرًا ولكنها لا تستطيع القفز عالياً أو بعيدًا بما يكفي لتجاوز عقبة بنجاح مثل الرصيف.

سيكون الروبوت المثالي للقفز قادرًا على القفز عالياً وبعيدًا بشكل متكرر. قال تشين ، لكن “هاتين الملاحقتين متناقضتان”. يتطلب القفز لأعلى أو أبعد مزيدًا من الطاقة ، ويتطلب القفز بشكل متكرر تلك الطاقة ليتم تجميعها وإطلاقها خلال فترة زمنية أقصر – وهي مهمة شاقة بالنسبة لإنسان آلي صغير الحجم.

من أجل الإلهام ، نظر الباحثون إلى يرقات المرارة ، وهي اليرقات التي تقذف نفسها بأعجوبة عبر مسافات 30 مرة من أجسامها الشبيهة بالخشب ، والتي يبلغ طولها عُشر البوصة. قال تشين: “تحتاج معظم الكائنات إلى أقدام لتقفز” ، مضيفًا أن اليرقات “يمكنها القفز عن طريق ثني أجسادها”. تغرس اليرقة نفسها في شكل حلقة – وتلتصق رأسها بمؤخرتها بشعر خاص لزج – وتضغط السائل باتجاه أحد طرفي جسمها ، مما يجعلها جامدة. يؤدي تراكم السوائل إلى زيادة الضغط ، وإطلاق الضغط يؤدي إلى ارتفاع اليرقة.

جسم الروبوت الشبيه بالقرص لا يشبه يرقة ذبابة المرارة ، لكنه يقفز مثل الجسم. يتكون جسمها من كيسين بلاستيكيين مطبوعين بأقطاب كهربائية ؛ الكيس الأمامي مملوء بالسائل والجزء الخلفي مملوء بنفس حجم الهواء. يستخدم الروبوت الكهرباء الساكنة لدفع تدفق السائل لتشويه أجزاء من جسمه ، مما يتسبب في ثني الجسم وتوليد قوة مع الأرض ، مما يؤدي إلى حدوث قفزة. وتحاكي الحقيبة الهوائية وظيفة ذيل الحيوان ، مما يساعد الروبوت في الحفاظ على وضع ثابت أثناء القفز والهبوط.

يسمح هذا التصميم للإنسان الآلي بالقفز 7.68 ضعف ارتفاع جسمه والحصول على سرعة قفز مستمرة تبلغ ستة أطوال للجسم في الثانية – وهي سرعة أطلق عليها لي اسم “رائعة للغاية”.

لذلك يمكن للروبوت أن يقفز بسرعة وباستمرار. لكن هل يمكنها تجاوز العقبات؟ لمعرفة ذلك ، وضع الباحثون الروبوت الصغير في العديد من الاختبارات التي ربما تستحق مونتاج فيلم ملهم مثل تدريب سيلفستر ستالون في فيلم “روكي”.

كان على الروبوت أن يعبر تلالًا ومنحدرات وأسلاكًا مختلفة من الحصى. كان عليها أن تقفز عبر خطوة دائرية يبلغ ارتفاعها خمسة مليمترات وتجتاز حلقة فارغة يبلغ ارتفاعها ثمانية مليمترات – حواجز ضخمة لإنسان آلي يبلغ ارتفاعه أربعة مليمترات له جسم يشبه الفطيرة. اجتاز البهلواني الهواة كل هذه الاختبارات بسهولة ، إن لم يكن بأمان.

قال تشين إن الروبوت يمكنه أيضًا تغيير الاتجاهات من تلقاء نفسه ، حوالي 138 درجة في الثانية – وهي أسرع سرعة دوران لأي روبوت قفز ناعم. يشبه إلى حد كبير السيارة ، يمكن للروبوت أن يوجه نفسه من خلال الدوران المستمر ، وفقًا لما ذكره وينكي هو ، كبير الباحثين في معهد ماكس بلانك في ألمانيا ، والذي لم يشارك في البحث.

يعتمد الروبوت على الطاقة الخارجية التي يتم تغذيتها من خلال الأسلاك الكهربائية. قال تشين إن الباحثين يودون جعل الروبوت لاسلكيًا في التكرارات المستقبلية ، لكن سيكون من الصعب إبقاء الروبوت صغيرًا وخفيف الوزن.

قال لي: “أتساءل عما إذا كانت إضافة مصدر طاقة على متن السفينة ستشكل تحديًا لهذا العبور الناعم الصغير”.

يقترح الباحثون دمج أجهزة استشعار في الروبوت الصغير للسماح له باكتشاف الظروف البيئية ، مثل الملوثات في المباني. اقترح لي أن الروبوت يمكنه في النهاية فحص المناطق التي يصعب الوصول إليها من الآلات الصناعية الكبيرة أو ، إذا كان مزودًا بكاميرا صغيرة ، فسيتم استخدامه في مهام البحث والإنقاذ للأشخاص أو الحيوانات المحاصرين ، حيث يمكنه السفر عبر مساحات صغيرة في مناطق الكوارث. وأضاف أن الروبوت صغير الحجم ورخيص الثمن. قال لي: “ربما سيكلف بناء واحد بضعة دولارات فقط”.

على الرغم من أن الروبوت محصور حاليًا في الأرض ، فقد اقترح هو أنه قد يكون في المنزل لاستكشاف كوكب آخر. قال هو إن “هذا النوع من المهام يتطلب تصميم روبوت بسيط ولكنه قوي” وخفيف الوزن بدرجة كافية ليتم نقله إلى عوالم جديدة ، مضيفًا أن المواد اللازمة لبناء هذا الروبوت ستحتاج إلى البقاء والعمل في بيئات خارج كوكب الأرض.

إذا كان هذا صحيحًا ، فقد يقفز الروبوت الخاص بالباحثين فوق الصخور المتربة والحفر على القمر أو المريخ ، متوجهًا إلى حيث لم تذهب فطيرة من قبل.

ظهر هذا المقال في الأصل بتنسيق اوقات نيويورك.



مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى