مهندس يبني روبوتات سرب متعددة الأرجل

قام باحث في جامعة نوتردام بإنشاء روبوتات متعددة الأرجل يمكنها التنقل عبر بيئات صعبة وإنجاز مهام معقدة كسرب.

نشرت الأبحاث في Science Robotics.

ياسيمين أوزكان-أيدين هي أستاذة مساعدة في الهندسة الكهربائية في الجامعة. وهي المسؤولة عن إنشاء الروبوت الجديد.

“الروبوتات الأرجل يمكنها التنقل عبر بيئات صعبة مثل التضاريس الخشنة والفراغات الضيقة، واستخدام الأرجل يوفر دعمًا فعالًا للجسم ويمكنها من المناورة السريعة وعبور الحواجز،” قالت أوزكان-أيدين. “然而، تواجه الروبوتات الأرجل تحديات فريدة في البيئات الأرضية، مما يؤدي إلى انخفاض أداء الحركة.”

تعزيز الحركة

افترضت أوزكان-أيدين أن الاتصال المادي بين الروبوتات الفردية يمكن أن يعزز من حركة نظام السرب الأرضي الأرجل. من خلال الاتصال المادي بين الروبوتات الفردية لتشكيل نظام متعددة الأرجل، يمكنهم التغلب بشكل جماعي على التحديات بشكل أفضل من روبوت فردي يؤدي مهام صغيرة.

“عندما يجمع النمل أو ينقل 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 العبور – وهذا هو الإلهام لهذه الدراسة،” قالت. “من خلال الروبوتات، يمكننا الحصول على فهم أفضل للديناميات والسلوكيات الجماعية لأنظمة البيولوجيا واستكشاف كيف يمكننا استخدام هذا النوع من التكنولوجيا في المستقبل.”

بناء الروبوتات

اعتمدت أوزكان-أيدين على طابعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء الروبوتات الأربعة الأرجل، التي يبلغ طولها 15 إلى 20 سم. يتكون كل منها من بطارية ليثيوم بوليمر ومicrocontroller وثلاثة حساسات. هناك حساس ضوئي في الأمام و两个 حساس مغناطيسي في الأمام والخلف، مما يتيح لهم الاتصال ببعضهم البعض.

مع إضافة أربع أرجل مرنة، لا تحتاج الروبوتات إلى حساسات وأجزاء إضافية، مما يساعدهم على التفاعل مع التضاريس الخشنة أو غير المنتظمة.

“لا تحتاج إلى حساسات إضافية لاكتشاف العقبات لأن المرونة في الأرجل تساعد الروبوت على التحرك بشكل صحيح عبرها،” قالت أوزكان-أيدين. “يمكنهم اختبار الفجوات في المسار، وبناء جسر بوجوههم؛ 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 والأوراق والبلاط. وشملت التجارب على الأرض المستوية لوحًا من الخشب والدرج مع رغوة العزل، وتجارب أخرى شملت سجادة شاغ وكتلة خشبية مستطيلة.

إذا تعثر وحدة فردية، أرسلت إشارة إلى روبوتات إضافية. ثم ربطت هذه الروبوتات ببعضها البعض لدعم بعضها البعض عبر العقبات أثناء العمل بشكل تعاوني.

وفقًا لأوزكان-أيدين، يمكن أن تساعد الأبحاث الجديدة في تصميم سرب من الروبوتات الأرجل منخفضة التكلفة التي يمكنها التكيف مع المواقف غير المتوقعة وإنجاز مهام تعاونية مثل مهام البحث والإنقاذ ونقل الأشياء بشكل جماعي واستكشاف الفضاء. وسوف تركز الآن على تحسين التحكم والحساسية وقدرات الطاقة لأنظمة الروبوتات.

“لمنظومات السرب الوظيفية، تحتاج تكنولوجيا البطارية إلى تحسين،” قالت. “نحتاج إلى بطاريات صغيرة يمكنها توفير المزيد من الطاقة، ومن الأفضل أن تدوم أكثر من 10 ساعات. وإلا، فإن 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.”