العلماء يطورون صيغة جديدة للروبوتات الموفرة للطاقة

طور علماء الجيش صيغة جديدة تقدم نظرة ثاقبة جديدة حول كيفية بناء إنسان آلي ذو أرجل موفر للطاقة.

تم نشر الورقة في بلوس واحد. 

تغيير تطوير مركبات الجيش

قيادة تطوير القدرات القتالية للجيش الأمريكي ، أو DEVCOM ، جنبًا إلى جنب مع أطباء مختبر أبحاث الجيش. ألكساندر كوت وشون جارت وجيسون بوسي يبتكرون أفكارًا جديدة لبناء منصات آلية عسكرية مستقلة ذات أرجل. يركز الفريق على جعلها تعمل بكفاءة مثل أي أنظمة متنقلة أرضية أخرى. 

يمكن أن يؤدي استخدام مثل هذه الأنظمة إلى تغيير تطوير مركبات الجيش ، ووفقًا للعلماء ، فهم لا يعرفون حتى الآن سبب ملاءمة الأنظمة ذات الأرجل والعجلات والمتعقب نفس المنحنى ، لكن النتائج الجديدة تمثل خطوة إلى الأمام.

"إذا وجد مطورو المركبات أن تصميمًا معينًا يتطلب طاقة أكبر مما هو ممكن حاليًا نظرًا لمجموعة متنوعة من قيود العالم الحقيقي ، يمكن أن تشير الصيغة الجديدة إلى احتياجات محددة لتحسين نقل الطاقة وتوليدها ، أو إعادة التفكير في متطلبات الكتلة والسرعة قال جارت.

تطوير الصيغة الجديدة

استوحى العلماء من صيغة الثمانينيات التي تظهر العلاقات بين الكتلة والسرعة وإنفاق الطاقة للحيوانات ، وقد طوروا صيغة جديدة يمكن تطبيقها على مجموعة واسعة من الأنظمة ذات الأرجل والعجلات والمتعقبة ، مثل الروبوتات الأرضية.

يعتقد الفريق أنهم أول من جمع ودراسة العلاقات التي تنشأ من هذه البيانات ، على الرغم من وجودها لمدة 30 عامًا. تظهر النتائج أن الأنظمة ذات الأرجل فعالة مثل المنصات ذات العجلات والمتعقبة.

يعمل كوت كرئيس للعلماء في المختبر. 

في عالم الطائرات القتالية بدون طيار والذخائر الذكية، يتزايد دور المشاة الراجلة القادرة على التقدم، غالبًا لأيام عديدة، والهجوم في أكثر التضاريس وعورةً، كالجبال والغابات الكثيفة والبيئات الحضرية، كما قال كوت. وأضاف: "يعود ذلك إلى أن هذه التضاريس توفر أكبر قدر من التغطية والإخفاء ضد الطائرات بدون طيار. وهذا بدوره يتطلب مساعدة المشاة الراجلة بمركبات قادرة على التحرك بسهولة في مثل هذه التضاريس الوعرة. وستكون المركبات ذاتية الحركة، وربما ذاتية القيادة، مفيدة للغاية".

كفاءة إستهلاك الطاقة

وفقًا لـ Kott ، تتمثل إحدى مشكلات الروبوتات ذات الأرجل في أنها تبدو ضعيفة الكفاءة في استخدام الطاقة ، وهذا يمكن أن يحد من التعاون مع الجنود. 

قال كوت: "على مدى الثلاثين عامًا الماضية ، عالج علماء الجيش الأمريكيون عددًا من التحديات في تطوير المركبات ذاتية القيادة". "المركبات الأرضية التي تناور على عجلات أو سكة ، والمركبات الجوية التي تشبه الطائرات الصغيرة التي نسميها طائرات الهليكوبتر ذات الأجنحة الثابتة والمروحيات الصغيرة ، وهي ذات الأجنحة الدوارة ، أصبحت الآن أكثر هدوءًا وأسهل في الاندماج في تشكيلات القوات. ولكن بالنسبة للمنصات ذات الأرجل ، تظل العديد من العقبات بعيدة المنال ، وهناك عوائق ضخمة تجعلها موفرة للطاقة ".

وقال إن الجنود لا يستطيعون حمل الوقود أو البطاريات "للروبوتات المتعطشة للطاقة".

مع الصيغة الجديدة ، اكتشف الفريق أن المنصات ذات الأرجل من صنع الإنسان يجب أن تكون فعالة مثل المنصات ذات العجلات والمتعقبة. 

قام الفريق بجمع بيانات متنوعة لنظام المحمول الأرضي ودرس الأنظمة المدمجة مثل Ford Model T. 

وفقًا لـ Gart ، سيساعد البحث المصممين على تحديد المقايضات بين القوة والسرعة والكتلة للروبوتات الأرضية المستقبلية لأغراض الدفاع. 

يمكن أن تقارب الصيغة أيضًا مقدار الطاقة التي تتطلبها السيارة.

قال كوت: "يجب على الجيش تطوير أهداف ممكنة وطموحة للمفاضلات بين قوة وسرعة وكتلة الروبوتات الأرضية المستقبلية". "من غير المرغوب فيه بناء مثل هذه الأهداف على الخبرة الحالية ، لأن المعدات العسكرية غالبًا ما يتم تطويرها واستخدامها لعدة سنوات وحتى عقود ؛ لذلك ، يجب أن يضع محددو ومصممي هذه الأجهزة أهدافهم - تنافسية لكن قابلة للتحقيق - على فرص تكنولوجية مستقبلية ليست بالضرورة مفهومة بالكامل في وقت التصميم ".