مهندسون يبنون روبوتا يشبه الحبار لاستكشاف الماء

قام مهندسون في جامعة كاليفورنيا سان دييغو بإنشاء روبوت يشبه الحبار لاستكشاف الماء. يمكن للروبوت التحرك بحرية دون حبال ويدفع نفسه باستخدام انفجارات الماء. كما تمكن من التغلب على التحديات الكهربائية، مثل حمل الحساسات، وخاصة الكاميرا.

مايكل تي تولي هو أحد المؤلفين الرئيسيين للبحث وأستاذ في قسم الهندسة الميكانيكية والفضائية في جامعة كاليفورنيا سان دييغو.

قال تولي: “باختصار، لقد أعيدنا جميع الميزات الرئيسية التي يستخدمها الحبار للسباحة بسرعة عالية”. “هذا هو أول روبوت غير متصل يمكنه توليد انفجارات الماء للحركة السريعة مثل الحبار ويمكنه تحقيق هذه الانفجارات عن طريق تغيير شكل جسده، مما يحسن كفاءة السباحة”.

نشرت الدراسة في الاستلهام البيولوجي والبيوميمتيك.

روبوت الحبار

يتكون روبوت الحبار المستوحى من مواد لينة مثل البوليمر الأكريلي، بالإضافة إلى بعض الأجزاء الأكثر صلابة، المطبوعة ثلاثي الأبعاد والمقطوعة بالليزر. الروبوتات اللينة أكثر أمانًا للأسماك والشعاب المرجانية عند استكشاف الماء، لأن الروبوتات الصلبة يمكن أن تضرها. ومع ذلك، هناك جانب سلبي. الروبوتات اللينة غالبًا ما تكون أبطأ وأقل كفاءة في المناورة.

كان فريق البحث يتألف من روبوتيين وخبراء في المحاكاة الحاسوبية. نظر الفريق إلى الحبار بسبب قدرته على السفر بسرعات سريعة. تحقق الحبار هذه السرعة من خلال آلية الدفع بالانفجار.

استوحى الفريق تصميم الروبوت بحيث يمكنه أخذ الماء داخل جسده وتخزين الطاقة المرنة في جلده وأضلاعه المرنة. ثم يتم إطلاق الطاقة بواسطة الروبوت بالضغط على جسده، مما يؤدي إلى انفجار الماء الذي يدفع الروبوت.

عندما لا يتحرك، يأخذ الروبوت شكل فانوس ورقي، وأضلاعه مرنة وتعمل مثل الرباط. لكل نهاية من نهايتي الروبوت لوحة دائرية حيث تصل الأضلاع، واحدة منها متصلة بفوهة تأخذ الماء وتقذفه. من أجل أن يتم إقذاف الماء، يجب أن يضغط جسم الروبوت. ثم يتم استخدام اللوحة المتبقية لحمل الحساسات، مثل كاميرا مقاومة للماء.

https://www.youtube.com/watch?v=v-UMDnSB8k0

اختبار الروبوت

تم اختبار روبوت الحبار في مختبر البروفيسور جينو باولاك، الذي يقع في قسم الهندسة الميكانيكية والفضائية بجامعة كاليفورنيا سان دييغو. بعد تلك الاختبارات، تم إرساله إلى الخزانات في معهد سكريبس لعلوم المحيطات بجامعة كاليفورنيا سان دييغو.

كان الروبوت قادرًا على التوجيه عن طريق تعديل الفوهة، وثبتت مقاومة المكونات الكهربائية، مثل البطارية والكاميرا، نجاحًا. سافر الجهاز بسرعة تتراوح بين 18 و32 سم في الثانية، وهو ما يعادل حوالي نصف ميل في الساعة. السرعة ممتازة، وأسرع من معظم الروبوتات اللينة.

قاد كاليب كريستيانسون، مهندس أجهزة طبية أول في ديكسكوم، الدراسة بين فريق البحث.

قال كريستيانسون: “بعد أن تمكنا من تحسين تصميم الروبوت بحيث يسبح في خزان في المختبر، كان من المثير أن نرى أن الروبوت كان قادرًا على السباحة بنجاح في حوض كبير بين الشعاب المرجانية والأسماك، مما يثبت جدواه للتطبيقات في العالم الحقيقي”.

بعد اختبار نماذج مختلفة من الفوهة، وجد الفريق أخيرًا واحدة لزيادة كفاءة الروبوت، وكذلك جعله يتحرك ويسافر بسرعات أسرع. كان أحد العوامل الرئيسية التي أدت إلى هذا الاكتشاف هو محاكاة الدفع بالانفجار، الذي قاده البروفيسور تشيانغ تشو وفريقه في قسم الهندسة الهيكلية بجامعة كاليفورنيا سان دييغو.