مهندسون يبتكرون روبوتًا يمكنه الحركة مثل دودة القز

أبتكر باحثون في الهندسة من جامعة تورنتو روبوتًا صغيرًا يمكنه الحركة بشكل مشابه لدودة القز. يمكن أن تؤثر هذه التكنولوجيا الجديدة على صناعات متعددة، بما في ذلك الطيران والتكنولوجيا الذكية.

نشرت الأبحاث في تقارير علمية.

يتضمن فريق الباحثين المهندسين أستاذ هاني ناجي. يركز الفريق على المواد الذكية، ولا سيما المحركات الكهروحرارية (ETAs). المحركات الكهروحرارية هي أجهزة مصنوعة من بوليمرات معينة يمكن برمجةها بحيث تستجيب физيًا للتغيرات الكهربائية أو الحرارية. يمكن برمجةها لتحاكي انعكاسات العضلات، ويمكنها الاستجابة физيًا للحرارة عن طريق التقلص في البرودة والاسترخاء عند الدفء.

يستخدم أستاذ ناجي وفريق المهندسين هذه التكنولوجيا الجديدة في الروبوتات، ويتطورون روبوتات لينة قادرة على الزحف والالتفاف مثل دودة القز. سيكون هناك أيضًا مجال آخر حيث سيكونون مهمين، وهو صناعة التصنيع. يمكن أن تحل الروبوتات اللينة محل بعض الروبوتات المعدنية الموجودة حاليًا.

“الروبوتات التي تجدها في الصناعة حاليًا ثقيلة ومتماسكة ومحاطة بحواجز عن العمال في مصنع الإنتاج، لأنها تشكل مخاطرًا على السلامة”، يشرح ناجي.

“لكن صناعة التصنيع تتطور لتلبي الطلب. هناك تركيز متزايد على دمج التفاعلات بين الإنسان والروبوت”، يقول. “الروبوتات اللينة والمرنة يمكن أن تستفيد من هذه التعاونات”.

لقد تمت دراسة المواد الاستجابة لوقت طويل، لكن فريق المهندسين اكتشف طريقة جديدة لبرمجة هذه المواد لتحقيق حركة روبوتية مثل دودة القز.

وفقًا لطالب الدكتوراه وكاتب ورقة البحث الرئيسي، يو-تشين (غاري) صن، “توثق الأبحاث الحالية برمجة المحركات الكهروحرارية من حالة راحة مسطحة. محدودية برمجة الشكل في هيكل ثنائي الأبعاد، لذلك الاستجابة هي حركة انحناء فقط”.

استخدم الفريق طريقة تسبب حرارة، وتخفيف التوتر، والتعافي لإنشاء محرك كهروحراري له حالة راحة ثلاثية الأبعاد. هذا يفتح مجموعة جديدة من الأشكال والحركات الممكنة.

“ما هو جديد أيضًا هو الطاقة المطلوبة لتحفيز حركة دودة القز. طريقةنا أكثر كفاءة من أي شيء موجود في الأدبيات البحثية حتى الآن”، يقول صن.

وفقًا لأستاذ ناجي، يمكن أن يثور هذا مجال روبوتات جديد تمامًا العديد من الصناعات، بما في ذلك الأمن، والطيران، والجراحة، والالكترونيات القابلة للارتداء.

في الحالات التي يمكن أن تكون فيها البشر في خطر – تسرب غاز أو حريق – يمكننا تزويد روبوت زاحف بجهاز استشعار لقياس البيئة الضارة”، يشرح ناجي. “في الطيران، يمكننا رؤية المواد الذكية كالمفتاح للطائرات الجديدة ذات الأجنحة المتغيرة”.

من المرجح أن تكون التطبيقات الأولى في مجال التكنولوجيا القابلة للارتداء.

“نحن نعمل على تطبيق هذه المواد على الملابس. هذه الملابس ستضغط أو تُرخي بناءً على درجة حرارة الجسم، مما يمكن أن يكون علاجيًا للرياضيين”، يقول ناجي. يدرس الفريق أيضًا ما إذا كانت الملابس الذكية يمكن أن تكون مفيدة لإصابات الحبل الشوكي.

سيتوجه فريق الباحثين الآن إلى جعل حركة الزحف الاستجابة أسرع، وسيتركزون على تكوينات جديدة.

“في هذه الحالة، لقد دربنا إياه على الحركة مثل دودة”، يقول. “لكن نهجنا المبتكر يعني أننا يمكن أن ندرب الروبوتات على محاكاة العديد من الحركات – مثل أجنحة الفراشة”.