باحثون يطورون روبوت روبو بى ذو عضلات لينة

الباحثون في معهد هارفارد للميكرو روبوتيك في مدرسة هارفارد جون أ. بولسون للهندسة والتطبيقات العلمية (SEAS) ، جنباً إلى جنب مع معهد وايس للهندسة الملهمة بيولوجياً ، طوروا روبوت روبو بى يعمل bằng عضلات لينة اصطناعية. ويمكن للروبوت المايكروي الطيران في الهواء وتحمل الاصطدامات مع الجدران والانحناءات والتصادمات مع روبوتات روبو بى الأخرى دون أن يتعرض لأي ضرر. وفي ما يُعدّ فرصة كبيرة في مجال الروبوتات ، يُعتبر روبو بى أول روبوت مايكروي يعمل bằng عضلات لينة ويمكنه تحقيق طيران منظم.

يوفينج تشين هو المؤلف الأول للورقة البحثية وسابقاً طالب دراسات عليا وباحث ما بعد الدكتوراه في SEAS.

“لقد كان هناك دفع كبير في مجال الروبوتات المايكروية لجعل الروبوتات المحمولة من العوامل اللينة لأنها قوية للغاية” ، قال تشين. “然而 ، كان العديد من الناس في المجال متشككين في أنها يمكن أن تستخدم لروبوتات الطيران لأن كثافة القوة في تلك العوامل لم تكن كافية وأصبحت صعبة للغاية في التحكم. لدينا مشغل ذو كثافة قوية ومتحكم لتحقيق طيران الحوامة “.

نشر البحث في نيتشر.

المشاكل التي واجهوها

واحدة من المشاكل التي واجهها الباحثون كانت كثافة القوة. لقد نظروا إلى العوامل اللينة التي تعمل بالكهرباء والتي تم تطويرها في مختبر ديفيد كلارك ، أستاذ عائلة تار الممتدة في المواد. يتم إنشاء العوامل اللينة باستخدام المateriales الموصلة ، والتي هي مواد لينة لها خصائص عازلة قوية. عندما يتم تطبيق حقل كهربائي ، تتغير المateriales الموصلة.

بعد تحسين موصلية الكهرباء ، تمكنت العوامل اللينة من العمل عند 500 هرتز. وهذا مشابه للعوامل الصلبة التي تم استخدامها في الروبوتات من قبل.

واحدة من المشاكل الأخرى مع العوامل اللينة هي أن النظام يصبح غير مستقر. لتحقيق ذلك ، طور الباحثون هيكلاً خفيفاً. يتكون من خيط مقيد رأسي لمنع العامل اللين من الانحناء.

القدرة على الطيران

في الروبوتات الصغيرة ، يمكن استبدال العوامل اللينة وتجميعها بسهولة. طور الباحثون عدة نماذج من روبوت روبو بى ذو القدرة اللينة لتحقيق قدرات طيران مختلفة.

يوجد نموذج له جناحان ، ويمكنه الإقلاع من الأرض. ومع ذلك ، فإن هذا النموذج لا يملك أي سيطرة أخرى. نموذج ذو أربعة أجنحة و两个 مشغل يمكنه الطيران في بيئة مزدحمة. في رحلة واحدة ، يمكن لروبوت روبو بى تجنب عدة تصادمات.

إليزابيث فاريل هيلبينغ هي طالبة سابقة في SEAS ، وهي شاركت في كتابة الورقة.

“ميزة واحدة للروبوتات الصغيرة والخفيفة هي مقاومتها للتأثيرات الخارجية” ، قالت هيلبينغ. “توفر العوامل اللينة فائدة إضافية لأنها يمكن أن تمتص التأثير بشكل أفضل من استراتيجيات التحكم التقليدية. وهذا سيكون مفيداً في التطبيقات المحتملة مثل الطيران عبر الأنقاض في مهمات البحث والإنقاذ”.

نموذج آخر هو روبوت روبو بى ذو ثمانية أجنحة وأربعة مشغلات. يمكنه أداء طيران الحوامة المنظم ، وهو الأمر الذي تم إثباته لأول مرة بواسطة روبوت طائر مايكروي يعمل بالعوامل اللينة.

ماذا بعد؟

الآن ، يبحث الباحثون عن زيادة كفاءة روبوت روبو بى ذو القدرة اللينة. لا يزال أمامه طريق طويل قبل أن يلحق بالروبوتات الطائرة التقليدية.

روبرت وود هو أستاذ تشارلز ريفير للهندسة والعلوم التطبيقية في SEAS. وهو أيضاً عضو هيئة تدريس أساسي في معهد وايس للهندسة الملهمة بيولوجياً وكاتب ورقة البحث.

“العوامل اللينة ذات الخواص الشبيهة بالعضلات والتنشيط الكهربائي تمثل تحدياً كبيراً في مجال الروبوتات” ، يقول البروفيسور وود. “إذا كنا نستطيع هندسة عضلات اصطناعية عالية الأداء ، فإن السماء هي الحد لما يمكننا بناءه من روبوتات”.