باحثون يطورون حشرة روبوتية لينة مع عضلات اصطناعية

طور باحثون في مدرسة الهندسة في EPFL نوعًا من الحشرات الروبوتية اللينة التي تحتوي على عضلات اصطناعية، ويمكن دفعها بسرعة 3 سم في الثانية.

التقدم الأخير في الذكاء الاصطناعي والروبوتيات يأخذنا إلى عالم لا يمكن التنبؤ به، عالم يحتوي على أشياء مثل سرب من الحشرات الروبوتية.

تم تطوير نسختين مختلفتين من الحشرة الروبوتية اللينة، تسمى DEAnsect، من قبل الفريق. كانت الأولى متصلة bằng أسلاك رفيعة جدًا، وكانت قوية جدًا. يمكن طيها، ويمكنها الاستمرار في الحركة حتى بعد ضربها بمضرب حشرات أو سحقها bằng حذاء.

النموذج الثاني الذي تم تطويره من قبل الباحثين هو نموذج غير متصل. إنه لاسلكي وذكي بالكامل، ويزن أقل من 1 غرام حتى مع حمل بطارية ومكونات إلكترونية على ظهره. للدماغ للحشرة الروبوتية الذكية، هناك متحكم دقيق، وعيونها هي фотودايود. هذا يسمح لها بالتعرف على الأنماط السوداء والبيضاء، ويمكن لـ DEAnsect اتباع أي خط يتم رسمه على الأرض.

تم تطوير DEAnsect نتيجة للعمل الذي قام به فريق في معمل الترانزستورات اللينة (LMTS) في EPFL. عملوا مع معمل الترانزستورات المتكاملة (LAI) وزميلهم من جامعة Cergy-Pontoise، فرنسا. تم نشر البحث مؤخرًا في Science Robotics.

تحتوي DEAnsect على محركات من نوع دييليكتريك إيلاستومير، أو DEAs. إنها نوع من العضلات الاصطناعية التي تبلغ سمكها سمك الشعر البشري، وتدفع الحشرة إلى الأمام باستخدام الاهتزازات.(DEAs) هي ما يجعل الحشرة الروبوتية اللينة خفيفة ويمكنها التحرك بسرعة. DEAs تساعد أيضًا الحشرة الروبوتية اللينة على التحرك في بيئات مختلفة، بما في ذلك الأسطح المتذبذبة.

تحتوي العضلات الاصطناعية على غشاء من المطاط بين两个 كهرباء لين. عند تطبيق جهد، يتم ربط الكهرباء ببعضها، ويتقلص الغشاء. ثم يعود الغشاء إلى شكله الأول بمجرد إيقاف الجهد.

كل ساق من الساقين الثلاث للحشرة الروبوتية اللينة تحتوي على تلك العضلات. يتم توليد الحركة عن طريق تشغيل الجهد وايقافه، ولكن يجب القيام بذلك بسرعة كبيرة. معدل الفعلي هو 400 مرة في الثانية لدفع الحشرة الروبوتية اللينة.

استند الفريق إلى تقنيات النانو لتحقيق عمل العضلات الاصطناعية عند فولتية منخفضة. خصيصًا، قاموا بتخفيض سمك غشاء المطاط. كما طوروا كهرباء لينة ذات موصلية عالية، سمكها بضعة جزيئات فقط. بفضل هذا التصميم، تمكن الباحثون من تقليل حجم مصدر الطاقة بشكل كبير.

هيربرت شيا هو مدير LMTS.

“DEAs تعمل عادة عند عدة كيلوفولت، مما يتطلب وحدة طاقة كبيرة،” يشرح شيا. “سمح لنا التصميم للروبوت، الذي يزن 0.2 غرام فقط، بحمل كل ما يحتاجه على ظهره. هذه التقنية تفتح إمكانيات جديدة لاستخدام DEAs على نطاق واسع في الروبوتات، لسرب من الحشرات الروبوتية الذكية، للفحص أو الإصلاح عن بعد، أو حتى لاكتساب فهم أعمق للمستعمرات الحشرية من خلال إرسال روبوت للعيش بينهم.”

“نحن حاليًا نعمل على إصدار غير متصل ولامع بالكامل مع جامعة ستانفورد،” يقول شيا. “في الأجل الطويل، نعتزم تثبيت مستشعرات ومذيعات جديدة على الحشرات بحيث يمكنها التواصل مباشرة مع بعضها البعض.”