باحثون يمكنهم التحكم عن بعد وإعادة تشكيل الروبوتات الناعمة

 قام باحثون من جامعة ولاية كارولينا الشمالية وجامعة إيلون بتطوير تقنية جديدة للتحكم عن بعد وإعادة تشكيل الروبوتات الناعمة. تمكنوا من التحكم في الروبوتات وقفلها في وضع معين وإعادة تشكيلها بحيث يمكن أن تتخذ أشكالًا مختلفة. قام فريق الباحثين بتطوير ذلك باستخدام الضوء والحقول المغناطيسية. 

جو تراسي، أحد أستاذي العلوم والهندسة في جامعة ولاية كارولينا الشمالية ومؤلف ورقة البحث الجديدة، تحدث عن التطورات. 

“نحن متحمسون بشكل خاص لإعادة التشكيل”، قال. “من خلال هندسة خصائص المادة، يمكننا التحكم في حركة الروبوت الناعم عن بُعد؛ يمكننا جعلها تحتفظ بشكل معين؛ يمكننا بعد ذلك إعادة الروبوت إلى شكله الأصلي أو تعديل حركته؛ ويمكننا القيام بذلك بشكل متكرر. كل هذه الأشياء قيمة، من حيث فائدة هذه التكنولوجيا في المجالات الطبية أو الفضائية”. 

تم إنشاء الروبوتات الناعمة التي استخدمها الباحثون من بوليمر مدغم به جسيمات حديد مغناطيسية. عادة، هذا النوع من المواد لا يكون مرنًا، ويبقى على شكله. ما يميز المادة التي استخدمها الباحثون هو أنهم عندما سخّنوها باستخدام ضوء من ديود باعث للضوء (LED)، أصبحت البوليمر قابلة للتشكيل. 

ثم استخدم الباحثون مجالًا مغناطيسيًا للتحكم عن بُعد وتغيير شكل الروبوتات الناعمة. بمجرد أن أصبح الروبوت على الشكل الذي يريده الباحثون، أزالوا ضوء الـ LED. بمجرد إزالة الضوء، أصبح الروبوت صلبًا مرة أخرى. هذه المرة، كان على الشكل الجديد. ثم أعيد تطبيق ضوء الـ LED، وأزالوا الحقل المغناطيسي. في ذلك الحين، تمكن الروبوتات الناعمة من العودة إلى شكلها الأصلي. إذا لم يرغبوا في عودة الروبوت إلى شكله الأصلي، يمكنهم تطبيق الضوء مرة أخرى واستخدام الحقل المغناطيسي لإنشاء أشكال إضافية. 

تملك هذه الروبوتات الناعمة القابلة للتشكيل إمكانات كبيرة للاستخدام في العديد من الأمور المختلفة. تمكن الباحثون من استخدامها لرفع ونقل الأجسام، كما تم استخدامها كجسور متحركة. 

جيسيكا 刘، مؤلفة ورقة البحث، تحدثت عن التقنية الجديدة. 

“لم نعد مقيدون بالتكوينات الثنائية، مثل كون الحافظة مفتوحة أو مغلقة”، قالت. “يمكننا التحكم في الضوء لضمان أن يحتفظ الروبوت بشكله في أي نقطة”. 

كما قام الباحثون بإنشاء نموذج حسابي. يمكن استخدام هذا لإنشاء عملية تصميم روبوتات ناعمة أسرع وأكثر كفاءة. يمكنهم تعديل شكل الروبوت وسمك البوليمر وكمية الجسيمات الحديدية في البوليمر وحجم واتجاه الحقل المغناطيسي. يمكن القيام بكل هذا قبل بناء النموذج الأولي. 

“الخطوة التالية تتضمن تحسين البوليمر لاستخدامات مختلفة”، قال جو تراسي. “على سبيل المثال، هندسة بوليمرات تستجيب درجات حرارة مختلفة لتلبية التطبيقات المحددة”. 

نشرت ورقة الباحثين في مجلة Science Advances. عنوانها “التحكم المغناطيسي الضوئي الحراري لإعادة تشكيل مركبات البوليمر للروبوتات الناعمة”. 

يشمل مؤلفو الورقة جوناثان جيلين، السابق في جامعة ولاية كارولينا الشمالية؛ سوميت ميشرا، السابق في جامعة ولاية كارولينا الشمالية؛ وبينجامين إيفانز، أستاذ مساعد في الفيزياء في جامعة إيلون.