مهندسون يطورون يد روبوتية لينة قادرة على لعب نينتندو

قام الباحثون والمهندسون في جامعة ميريلاند بإنشاء يد روبوتية لينة مطبوعة ثلاثي الأبعاد قادرة على لعب لعبة سوبر ماريو برذرز من نينتندو.

في ما يُعتبر تقدمًا رائعًا في مرونة الأيدي الروبوتية، تم تقديم البحث في Science Advances.

يركز مجال الروبوتات اللينة على الروبوتات المرنة والمنفوشة التي تعمل بالمياه أو الهواء، بينما تعمل الروبوتات التقليدية بالكهرباء. هناك اهتمام متزايد بالروبوتات اللينة بسبب سلامتها وقدرتها على التكيف، مما أدى إلى استخدامها بشكل شائع في الأطراف الاصطناعية والأجهزة الطبية. ومع ذلك، حتى البحث الجديد، كان من الصعب التحكم في السوائل التي تمكن الروبوتات من الانحناء والحركة.

قاد فريق البحث أستاذ مساعد في جامعة ميريلاند للهندسة الميكانيكية رايان د. سوكول. كان اختراق الفريق الكبير عندما تمكنوا من印اعة روبوتات لينة مطبوعة ثلاثي الأبعاد مع دوائر سائلة متكاملة، وكل هذا تم إنجازه في خطوة واحدة.

جوشوا هابارد هو المؤلف الأول المشترك.

“في السابق، كان كل إصبع من أصابع اليد الروبوتية اللينة يحتاج إلى خط تحكم خاص به، مما يمكن أن يحد من قابلية النقل والفائدة,” يشرح هابارد. “ولكن من خلال印اعة اليد الروبوتية اللينة مع دوائر السوائل المتكاملة، يمكنها لعب نينتندو بناءً على مدخلات ضغط واحدة فقط.”

صورة: جامعة ميريلاند

إظهار الروبوت

أظهر الفريق اليد الروبوتية اللينة من خلال تصميم دائرة سائلة متكاملة تمكنت من تشغيلها استجابةً لضغط تحكم واحد. من خلال تطبيق ضغط منخفض، يمكن للفريق جعل الإصبع الأول يضغط على جهاز تحكم نينتندو لجعل ماريو يمشي. من خلال تطبيق ضغط عالي، يقفز ماريو.

اعتمدت اليد على برنامج معين يتحول تلقائيًا بين الضغوط المنخفضة والمتوسطة والعالية، وتمكنت من تشغيل جهاز تحكم نينتندو بنجاح واكتمال المستوى الأول من اللعبة في أقل من 90 ثانية.

روبن أسيведو هو خريج حديث في الدكتوراه والمؤلف الأول المشترك للدراسة.

“最近، حاولت عدة مجموعات استغلال الدوائر السائلة لتعزيز استقلالية الروبوتات اللينة،” قال أسيведو، “لكن الطرق لإنشاء وتكامل الدوائر السائلة مع الروبوتات يمكن أن تاخذ أيام إلى أسابيع، مع درجة عالية من العمل اليدوي والمهارة الفنية.”

الطباعة ثلاثية الأبعاد

اعتمد الفريق على “PolyJet 3D Printing”، التي تحتوي على طبقات متعددة من “حبر” متعدد المواد متراكمة فوق بعضها البعض في ثلاثي الأبعاد.

كريستين إدواردز هي مؤلفة الدراسة.

“في غضون يوم واحد وبجهد يُذكر، يمكن للباحثين الآن الانتقال من الضغط على زر بدء الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى الحصول على روبوتات لينة كاملة – بما في ذلك جميع المحركات اللينة ودوائر السوائل وميزات الجسم – جاهزة للاستخدام،” قال إدواردز

لم يكن اختيار ماريو مجرد قرار مبني على المرح، بل كان أيضًا وسيلة دقيقة لقياس مرونة اليد. يتم تحديد توقيت اللعبة وتكوين المستوى مسبقًا، مع انتهاء اللعبة بمجرد الخطأ الواحد. هذا قدم وسيلة جديدة لتقييم الروبوت.

تقدمات البحث الأخرى والوصول المفتوح

كما أوضحت ورقة البحث تفاصيل حول روبوتات لينة مستوحاة من سلحفاة التيرابين، والتي تم طباعتها جميعًا في مركز الطباعة ثلاثية الأبعاد في جامعة ميريلاند.

تعتمد استراتيجية الفريق على المصدر المفتوح، وورقة البحث مفتوحة للقراءة للجميع. وروابط المواد الإضافية متاحة على GitHub، وتتضمن جميع ملفات التصميم الإلكترونية.

“نحن نشارك جميع ملفات التصميم مجانًا بحيث يمكن لأي شخص تحميلها وتنقيحها حسب الطلب وطباعتها ثلاثية الأبعاد – سواء باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد الخاصة بهم أو من خلال خدمة طباعة مثل خدمتنا – جميع الروبوتات اللينة ودوائر السوائل من عملنا،” قال سوكول. “تتمثل أمنيتنا في أن تسهم استراتيجية الطباعة ثلاثية الأبعاد المفتوحة في توسيع إمكانية الوصول ونشر وتكرار واعتماد الروبوتات اللينة مع الدوائر السائلة المتكاملة، ومن ثم تسريع التقدم في هذا المجال.”

الآن، يبحث الفريق في كيفية استخدام تقنيتهم لتطبيقات طبية حيوية مثل أجهزة التأهيل وأدوات الجراحة والأطراف الاصطناعية المخصصة.