مهندسون يبتكرون روبوتًا يمكنه التحرك مثل دودة القز

الباحثون في الهندسة من جامعة تورونتو طوروا روبوتًا صغيرًا يمكنه التحرك بشكل مشابه لدودة القز. يمكن أن تؤثر هذه التكنولوجيا الجديدة على مختلف الصناعات بما في ذلك الطيران والتكنولوجيا الذكية.

نشرت الأبحاث في تقارير علمية.

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

يستخدم أستاذ ناجي وفريق المهندسين هذه التكنولوجيا الجديدة في الروبوتات، وهم يطورون روبوتات لينة قادرة على الزحف والالتفاف مثل دودة القز. مجال آخر حيث سيكونون مهمين هو في صناعة التصنيع. يمكن أن تحل الروبوتات اللينة محل بعض الروبوتات المطلية بالمعادن التي توجد حاليًا.

“الآن، الروبوتات التي ستجدونها في الصناعة ثقيلة وصلبة ومحاطة بحواجز عن العمال في أرضية المصنع، 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 والمتكيفة يمكن أن تستفيد من هذه التعاونات.”

لقد كانت دراسة المواد الاستجابة موجودة منذ فترة طويلة، ولكن فريق المهندسين اكتشف طريقة جديدة لبرمجة هذه المواد لتحقيق حركات الروبوت مثل دودة القز.

وفقًا لطالب الدكتوراه وكاتب البحث الرئيسي، يو-شين (غاري) صن، “توثق الأبحاث الحالية برمجة المحركات الحرارية الكهربائية من حالة راحة مسطحة. محدودية قابلية برمجة البنية ثنائية الأبعاد، لذلك الاستجابة هي حركة الانحناء فقط”.

استخدم الفريق طريقة التخفيف الحراري والاسترخاء والتجفيف لإنشاء محرك حراري كهربائي له حالة راحة ثلاثية الأبعاد. هذا يفتح مجموعة جديدة من الأشكال والحركات الممكنة.

“ما هو جديد أيضًا هو القوة المطلوبة لتحفيز حركة دودة القز. روبوتنا أكثر كفاءة من أي شيء موجود في الأدب البحثي حتى الآن،” يقول صن.

وفقًا لأستاذ ناجي، يمكن أن يثور هذا المجال الجديد من الروبوتات العديد من الصناعات بما في ذلك الأمن والطيران والجراحة والإلكترونيات القابلة للارتداء.

في الحالات التي يمكن أن يكون 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.”

الاستخدامات الأولى سوف تكون في مجال التكنولوجيا القابلة للارتداء.

“نعمل على تطبيق هذه المواد على الملابس. هذه الملابس سوف تضغط أو تُرخي بناءً على درجة حرارة الجسم، والتي يمكن أن تكون علاجية للرياضيين،” يقول ناجي. يدرس الفريق أيضًا ما إذا كانت الملابس الذكية يمكن أن تكون مفيدة لإصابات الحبل الشوكي.

سوف يركز فريق الباحثين الآن على جعل حركة الزحف الاستجابة أسرع، وسوف يركزون على تكوينات جديدة.

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