المهندسون يصنعون روبوتًا يشبه الحبار للاستكشاف تحت الماء

ابتكر المهندسون في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو روبوتًا يشبه الحبار للتنقيب تحت الماء. الروبوت غير مقيد ويمكنه دفع نفسه باستخدام نفاثات من الماء. لقد تغلب أيضًا على التحديات الكهربائية ، مثل القدرة على حمل أجهزة الاستشعار ، وتحديداً الكاميرا.

مايكل تي توللي هو أحد كبار مؤلفي البحث وأستاذ في قسم الهندسة الميكانيكية والفضاء في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو. 

قال توللي: "بشكل أساسي ، قمنا بإعادة إنشاء جميع الميزات الرئيسية التي تستخدمها الحبار للسباحة عالية السرعة". "هذا هو أول إنسان آلي غير مقيد يمكنه توليد نبضات نفاثة للحركة السريعة مثل الحبار ويمكنه تحقيق هذه النبضات النفاثة من خلال تغيير شكل جسمه ، مما يحسن كفاءة السباحة."

• بحث تم نشره في الإلهام الحيوي والمحاكاة الحيوية.

روبوت الحبار

يتكون الروبوت المستوحى من الحبار من مواد ناعمة مثل بوليمر الأكريليك ، بالإضافة إلى بعض الأجزاء الأكثر صلابة والمطبوعة ثلاثية الأبعاد وقطع الليزر. تعتبر الروبوتات اللينة أكثر أمانًا للأسماك والشعاب المرجانية عندما يتعلق الأمر بالاستكشاف تحت الماء ، حيث يمكن أن تتسبب الروبوتات الجامدة في إتلافها. ومع ذلك، هناك جانب سلبي. غالبًا ما تكون الروبوتات اللينة أبطأ وأقل كفاءة في المناورة. 

يتكون فريق البحث من خبراء الروبوتات وخبراء محاكاة الكمبيوتر. نظرت المجموعة نحو الحبار بسبب قدرتها على السفر بسرعات عالية. تحقق رأسيات الأرجل هذه السرعة من خلال آلية الدفع النفاث.

استوحى الفريق من الحبار ، وصمم الروبوت بحيث يمكنه إدخال الماء إلى جسمه وتخزين الطاقة المرنة في جلده وأضلاعه المرنة. ثم يتم إطلاق الطاقة من قبل الروبوت الذي يضغط على جسمه ، مما يؤدي إلى تدفق المياه لدفع الروبوت.

عندما لا يتحرك ، يحمل الروبوت شكل فانوس ورقي ، وأضلاعه مرنة وتعمل مثل الينابيع. يحتوي كل طرف من أطراف الروبوت على لوحة دائرية حيث تتصل الأضلاع ، ويتم توصيل أحدها بفوهة تأخذ المياه وتخرجها. لكي يخرج الماء ، يجب أن يتقلص جسم الروبوت. ثم يتم استخدام اللوحة المتبقية لحمل أجهزة الاستشعار ، مثل الكاميرا المقاومة للماء. 

اختبار الروبوت

تم اختبار روبوت الحبار في مختبر البروفيسور جينو باولاك ، والذي يقع في قسم الهندسة الميكانيكية والفضاء بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو. بعد هذه الاختبارات ، تم إرساله إلى الدبابات في UC San Diego Birch Aquarium في معهد سكريبس لعلوم المحيطات. 

كان الروبوت قادرًا على التوجيه من خلال ضبط الفوهة ، وأثبت العزل المائي للمكونات الكهربائية ، مثل البطارية والكاميرا ، نجاحه. تحرك الجهاز بسرعة تتراوح بين 18 و 32 سم في الثانية ، أي حوالي نصف ميل في الساعة. السرعة مذهلة ، فهي أسرع من معظم الروبوتات اللينة.

قاد كاليب كريستيانسون ، كبير مهندسي الأجهزة الطبية في Dexcom ، الدراسة بين مجموعة البحث. 

"بعد أن تمكنا من تحسين تصميم الروبوت بحيث يسبح في خزان في المختبر ، كان من المثير بشكل خاص أن نرى أن الروبوت كان قادرًا على السباحة بنجاح في حوض مائي كبير بين المرجان والأسماك ، مما يدل على جدواه لتطبيقات العالم الحقيقي "، قال كريستيانسون. 

بعد اختبار نماذج مختلفة من الفوهة ، وجد الفريق أخيرًا نموذجًا لزيادة كفاءة الروبوت ، بالإضافة إلى جعله يناور ويسير بسرعات أعلى. كان أحد العوامل الرئيسية التي أدت إلى هذا الاكتشاف هو محاكاة الدفع النفاث ، الذي قاده البروفيسور تشيانغ تشو وفريقه في قسم الهندسة الإنشائية في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو.