نحلة روبوتية: باحثون يطورون روبوت طائر كليًا ذا اتجاهات

في عالم أول، قام باحثون في جامعة واشنطن الحكومية (WSU) بتصميم نحلة روبوتية، اسمها Bee++، قادرة على الطيران المستقر في جميع الاتجاهات، بما في ذلك الحركة الملتوية المعروفة باسم yaw. هذا الكسر الفascinating في مجال الروبوتات، الذي تم تمكينه من خلال تصميم مبتكر و خوارزميات تحكم معقدة، له تطبيقات محتملة عديدة تتراوح من التلقيح الاصطناعي إلى رصد البيئة و جهود البحث و الإنقاذ.

النموذج الأولي من Bee++، الذي تم بناؤه مع أربعة أجنحة من الألياف الكربونية والميلار و أربعة محركات خفيفة، كل منها يتحكم في جناح، يمثل تقدمًا كبيرًا في مجال الروبوتات. إنه الأول من نوعه في تحقيق ست درجات من الحركة الحرة الموجودة في الحشرات الطائرة. الفريق بقيادة نستور أو بيريز-أرنسيبيا، أستاذ مساعد في قسم الهندسة الميكانيكية و المواد في WSU، نشر بحثهم في المعاملات حول الروبوتات في IEEE و قدموا نتائجهم في مؤتمر IEEE الدولي حول الروبوتات و التutomatión.

“لقد حاول الباحثون تطوير الحشرات الطائرة الاصطناعية لأكثر من 30 عامًا،” قال بيريز-أرنسيبيا. إنشاء هذه الروبوتات الصغيرة يتطلب ليس فقط تصميمًا فريدًا ولكن أيضًا تطوير متحكمات متقدمة تقلد عمل دماغ الحشرة. “إنه مزيج من تصميم الروبوتات و التحكم،” أضاف، مشيرًا إلى أهمية إنشاء “دماغ اصطناعي” لهذه الروبوتات الصغيرة.

تخطي عدة قيود

كان أول إبداع لفريق WSU نحلة روبوتية ذات جناحين. ومع ذلك، كانت محدودة في حركتها. لتخطي هذه القيدة، بنى بيريز-أرنسيبيا و طلابه الدكتوراه روبوتًا رباعي الجناح خفيفًا بما يكفي للانطلاق في عام 2019. يمكن للروبوت تنفيذ مناورات معقدة، مثل الالتواء و الدوران، عن طريق خفقان أجنحته في أنماط مختلفة.

أدخال تحكم yaw، مع ذلك، قدم تحديًا كبيرًا. “إذا كنت لا تستطيع التحكم في yaw، فأنت محدود للغاية،” قال بيريز-أرنسيبيا، شرحًا أن بدونها، تخرج الروبوتات عن السيطرة و تفقد التركيز و تتحطم. وأكد أن جميع درجات الحركة مهمة بشكل حرج لمناورات التهرب أو تتبع الأجسام.

بإلهام من الحشرات، أدخل الفريق تصميمًا حيث تخفق الأجنحة في مستوى مائل. كما زادوا من تكرار خفقان الجناح من 100 إلى 160 مرة في الثانية. “جزء من الحل كان التصميم الفيزيائي للروبوت، و كنا قد اخترعنا تصميمًا جديدًا للتحكم — الدماغ الذي ي 告ي الروبوت بما يجب فعله،” أضاف.

بوزن 95 ملليغرام و باع جناحي يبلغ 33 ملم، فإن Bee++ أكبر من النحل الحقيقي و目前 فقط قادر على الطيران المستقل لمدة خمس دقائق في المرة. لكن هذه القيود لم تثبط عزيمة الفريق. إنهم يعملون على تطوير أنواع أخرى من روبوتات الحشرات، بما في ذلك الزحافات و سائقي الماء.

تطوير Bee++، تجسيدًا لقيمة التقليد الحيوي و الابتكار، قد تم دعمه من قبل منظمات مختلفة، بما في ذلك مؤسسة العلوم الوطنية، DARPA، مؤسسة WSU، و نادي بالوز من خلال برنامج Cougar Cage في WSU. مع هذا العمل الرائد، يبدو مستقبل الروبوتات مشرقًا، يمتلئ بالوعد بمزيد من التطورات المبتكرة.