مهندسون يبنون روبوتًا يشبه الحبار لاستكشاف المياه تحتية

قام مهندسون في جامعة كاليفورنيا سان دييغو بإنشاء روبوت يشبه الحبار لاستكشاف المياه تحتية. يمكن للروبوت الذي لا يحتاج إلى كابلات أن يحرك نفسه باستخدام انفجارات من الماء. كما تم التغلب على التحديات الكهربائية، مثل قدرته على حمل أجهزة استشعار، وخاصة الكاميرا.

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

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

نشرت الدراسة في التنشئة الحيوية والبيولوجية.

روبوت الحبار

يتكون روبوت الحبار الملهم من مواد لينة مثل البوليمر الأكريلي، بالإضافة إلى بعض الأجزاء الأكثر صلابة، والأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد والمقطوعة بالليزر. الروبوتات اللينة أكثر أمانًا للأسماك والشعاب المرجانية عند استكشاف المياه تحتية، لأن الروبوتات الصلبة يمكن أن تسبب ضررًا لها. ومع ذلك، هناك جانب سلبي. الروبوتات اللينة غالبًا ما تكون أبطأ وأقل كفاءة في المناورة.

تألفت فريق البحث من روبوتيين وخبراء في المحاكاة الحاسوبية. نظر الفريق إلى الحبار بسبب قدرتهم على السفر بسرعات عالية. تحقق الحبار هذه السرعة من خلال آلية الدفع بالانفجار.

استوحى الفريق الإلهام من الحبار، وقام بتصميم الروبوت بحيث يمكنه أخذ الماء إلى جسده وتخزين الطاقة المرنة في جلده وأضلاعه المرنة. ثم يتم إطلاق الطاقة بواسطة الروبوت بالضغط على جسده، مما يؤدي إلى انفجار من الماء يدفع الروبوت.

عندما لا يتحرك، يأخذ الروبوت شكل فانوس ورقي، وأضلاعه مرنة وتعمل مثل الرباط. لكل نهاية من نهايات الروبوت لوحة دائرية حيث تصل الأضلاع، واحدة منها متصلة بفوهة تأخذ الماء وتطرد الماء. لكي يتم طرد الماء، يجب أن يضغط جسم الروبوت. ثم يتم استخدام اللوحة المتبقية لحمل أجهزة استشعار، 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 خزانات جامعة كاليفورنيا سان دييغو أكواريوم بيرش في معهد سكريبس لعلوم المحيطات.

كان الروبوت قادرًا على التوجيه عن طريق تعديل الفوهة، وثبتت مقاومة المكونات الكهربائية، مثل البطارية والكاميرا، نجاحًا. سافر الجهاز بسرعة تتراوح بين 18 و 32 سم في الثانية، وهو ما يعادل تقريبًا نصف ميل في الساعة. السرعة ممتازة، وأسرع من معظم الروبوتات اللينة.

قيادة كاليب كريستيانسون، مهندس أجهزة طبية أول في ديكسكوم، دراسة الفريق.

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 يدل على جدواه للتطبيقات الواقعية”.

بعد اختبار نماذج مختلفة من الفوهة، وجد الفريق أخيرًا واحدة لزيادة كفاءة الروبوت، وكذلك جعله يناور ويسافر بسرعات أسرع. كان أحد العوامل الرئيسية التي ساهمت في ذلك الاكتشاف هو محاكاة الدفع بالانفجار، والتي قادها البروفيسور تشيانغ تشو وفريقه في قسم الهندسة الهيكلية بجامعة كاليفورنيا سان دييغو.