الروبوتات
مهندس يبني روبوتات سرب متعددة الأرجل
قام باحث في جامعة نوتردام بإنشاء روبوتات متعددة الأرجل يمكنها التنقل في بيئات صعبة وإنجاز مهام معقدة كسرب.
نشرت الأبحاث في Science Robotics.
ياسيمين أوزكان-آيدن هي أستاذ مساعد في الهندسة الكهربائية في الجامعة. وهي المسؤولة عن إنشاء الروبوت الجديد.
“الروبوتات الأرجل يمكنها التنقل في بيئات تحديات مثل التضاريس الخشنة والفراغات الضيقة، واستخدام الأطراف يوفر دعمًا جيدًا للجسم، ويمكنها التنقل بسرعة وتجاوز العوائق،” قالت أوزكان-آيدن. “然而، تواجه الروبوتات الأرجل تحديات حركية فريدة في البيئات البرية، مما يؤدي إلى تقليل أداء الحركة.”
تحسين الحركة
افترضت أوزكان-آيدن أن الاتصال المادي بين الروبوتات الفردية يمكن أن يعزز من حركة نظام سرب أرضي أربع أرجل. من خلال الاتصال المادي بين الروبوتات الفردية لتشكيل نظام متعدد الأرجل، يمكنهم التغلب بشكل جماعي على التحديات بشكل أفضل من روبوت فردي ينجز مهام صغيرة.
“عندما تقوم النمل بجمع أو نقل الأشياء، إذا واجه أحدهم عقبة، يعمل المجموع على التغلب على تلك العقبة بشكل جماعي. إذا كان هناك فجوة في المسار، على سبيل المثال، سيشكلون جسرًا حتى يتمكن النمل الآخر من السفر عبره – وهذا هو مصدر الإلهام لهذه الدراسة،” قالت. “من خلال الروبوتات، نستطيع الحصول على فهم أفضل للديناميات والسلوكيات الجماعية لأنظمة البيولوجيا واكتشاف كيف يمكننا استخدام هذا النوع من التكنولوجيا في المستقبل.”
بناء الروبوتات
اعتمدت أوزكان-آيدن على طابعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء روبوتات أربع أرجل، يبلغ طولها 15 إلى 20 سم. يتكون كل روبوت من بطارية ليثيوم بوليمر، ومicrocontroller، وثلاثة حساسات. هناك حساس ضوئي في الأمام و两个 حساس مغناطيسي في الأمام والخلف، مما يسمح لهم بالاتصال ببعضهم البعض.
مع إضافة أربع أرجل مرنة، لا تحتاج الروبوتات إلى حساسات وأجزاء كثيرة، مما يساعدهم على التفاعل مع التضاريس الخشنة أو غير المستوية.
“لا تحتاج إلى حساسات إضافية لاكتشاف العوائق لأن المرونة في الأرجل تساعد الروبوت على التنقل بشكل صحيح عبرها،” قالت أوزكان-آيدن. “يمكنهم اختبار الفجوات في المسار، وبناء جسر باستخدام أجسادهم؛ نقل الأشياء بشكل فردي؛ أو الاتصال لنقل الأشياء بشكل جماعي في بيئات مختلفة، لا تختلف كثيرًا عن النمل.”
تم اختبار الروبوتات على مجموعة متنوعة من الأسطح، مثل العشب والخشب والورق والأوكال. وشملت التجارب على الأرض المستوية لوحًا من الخشب والدرج مع رغوة العزل، وتجارب أخرى شملت سجادًا شağيًا وكتلة خشبية مستطيلة.
إذا تعثر وحدة فردية، أرسلت إشارة إلى روبوتات إضافية. ثم ربطت هذه الروبوتات ببعضها البعض لدعم بعضها البعض عبر العوائق أثناء العمل بشكل جماعي.
وفقًا لأوزكان-آيدن، يمكن أن تساعد الأبحاث الجديدة في تصميم سرب أربع أرجل منخفضة التكلفة يمكنها التكيف مع المواقف غير المتوقعة وتنفيذ مهام تعاونية مثل مهام البحث والإنقاذ، ونقل الأشياء بشكل جماعي، واستكشاف الفضاء. وسوف تركز الآن على تحسين القدرات التحكمية والحسية والطاقة للنظم.
“لمنظومات السرب الوظيفية، تحتاج تكنولوجيا البطارية إلى تحسين،” قالت. “نحتاج إلى بطاريات صغيرة يمكنها توفير المزيد من الطاقة، على الأقل لمدة تزيد عن 10 ساعات. خلاف ذلك، استخدام هذا النوع من النظام في العالم الحقيقي ليس مستدامًا.” وتشمل القيود الأخرى الحاجة إلى المزيد من الحساسات والمحركات الأكثر قوة – مع الحفاظ على حجم الروبوتات صغيرًا.
“يجب أن تفكر في كيفية عمل الروبوتات في العالم الحقيقي، لذلك يجب أن تفكر في مقدار الطاقة المطلوبة، وحجم البطارية التي تستخدمها. كل شيء محدود لذلك يجب أن تتخذ قرارات بكل جزء من الآلة.”
