الروبوتات والذكاء الاصطناعي الفيزيائي
مهندسون يمنحون الروبوتات الناعمة قلبًا
أضف Unite.AI إلى مصادرك المفضلة على Google
عمل فريق تعاوني من الباحثين من جامعة كورنيل ومختبر أبحاث الجيش الأمريكي باستخدام القوى الهيدروديناميكية والمغناطيسية لتشغيل مضخة مطاطية ومرنة توفر نظامًا دورانيًا للروبوتات الناعمة. هذا النظام يقلد بيولوجيا الحيوانات في الطبيعة.
نشرت الورقة التي تحمل عنوان “الرفع المغناطيسي الهيدروديناميكي لمضخات مرنة عالية الأداء” في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
آلات أقرب إلى الكائنات الحية
روب شيبارد هو أستاذ مشارك في الهندسة الميكانيكية والفضائية في كلية الهندسة. قاد فريقًا من الباحثين في كورنيل إلى جانب المؤلف الرئيسي يوآف ماتيا.
“تعمل هذه المضخات الناعمة الموزعة بصورة أقرب بكثير إلى قلوب البشر والشرايين التي تنقل الدم”، قال شيبارد. “سبق أن نشرت مجموعتنا بحثًا عن دم الروبوتات، والآن لدينا قلوب روبوتية. الجمع بين الاثنين سوف يصنع آلات أكثر شبهًا بالكائنات الحية.”
استخدم مختبر الروبوتات العضوية بقيادة شيبارد في السابق مركبات مواد ناعمة لتصميم مجموعة واسعة من التكنولوجيا، مثل ”جلد” استشعاري قابل للتمدد وشاشات برايل تعمل بالاحتراق وملابس تراقب الأداء الرياضي. كما طوروا روبوتات ناعمة يمكنها المشي والزحف والسباحة والتعرق. وفقًا للفريق، يمكن تطبيق العديد من هذه الإبداعات في مجالات رعاية المرضى والتأهيل.
إنشاء النظام الدوراني
تحتاج الروبوتات الناعمة إلى نظام دوراني لتخزين الطاقة وتزويد أطرافها وحركاتها بالطاقة، مما يسمح لها بإنجاز مهام معقدة.
تتكون مضخة الإلاستومر الجديدة من أنبوب سيليكون ناعم متصلة بملفات سلكية تسمى سولينويدات. هذه السولينويدات موزعة حول الجزء الخارجي من مضخة الإلاستومر، والفجوات بين الملفات تسمح للأنبوب بالانثناء والتمدد. داخل الأنبوب هناك مغناطيس صلب محاط بسائل مغناطيسي ريولوجي، الذي يتصلب عند تعرضه لحقل مغناطيسي. هذا يبقي النواة في المركز ويُنشئ إحكامًا في نفس الوقت. من خلال تطبيق الحقل المغناطيسي بطرق مختلفة، يمكن تحريك مغناطيس النواة إلى الأمام والخلف لتحريك السوائل مثل الماء والزيوت منخفضة اللزوجة بقوة مستمرة.
كان شيبارد أحد كبار المؤلفين المشاركين مع ناثان لازاروس من مختبر أبحاث الجيش الأمريكي.
“نحن نعمل عند ضغوط وسرعات تدفق تبلغ 100 مرة ما تم إنجازه في مضخات ناعمة أخرى”، قال شيبارد. “مقارنة بالمضخات الصلبة، نحن ما زلنا منخفضين في الأداء بمقدار 10 مرات. وهذا يعني أننا لا نستطيع دفع زيوت لزجة جدًا بسرعات تدفق عالية.”
أجرى الباحثون تجربة لإثبات أن نظام المضخة يمكن أن يحافظ على أداء مستمر تحت تشوهات كبيرة. كما قاموا بتتبع معلمات الأداء لضمان أن التكرارات المستقبلية يمكن أن تكون مخصصة حسب الروبوت.
“كنا نعتقد أن من المهم وجود علاقات تحجيم لجميع المعاملات المختلفة للمضخة، بحيث عندما نصمم شيئًا جديدًا، مع أقطار أنابيب مختلفة وأطوال مختلفة، سنعرف كيف يجب تعديل المضخة للأداء الذي نريده”، قال شيبارد.
