روبوتات ملتوية تتنقل في متاهات معقدة بدون بشر أو برامج

فريق من الباحثين في جامعة نورث كارولينا وجامعة بنسيلفانيا طور روبوتات لينة يمكنها التنقل في بيئات معقدة بدون تدخل بشري أو برامج كمبيوتر.

الورقة البحثية التي تحمل عنوان “التواء من أجل روبوت لين ذكي مستقل في بيئات غير منظمة”، تم نشرها في مجلة الأكاديمية الوطنية للعلوم.

إظهار الذكاء الجسدي

جاي يين هو المؤلف الرئيسي للورقة البحثية وأستاذ مساعد في الهندسة الميكانيكية والفضائية في جامعة نورث كارولينا.

“تظهر هذه الروبوتات اللينة مفهومًا يسمى ‘الذكاء الجسدي’، مما يعني أن التصميم الهيكلي والمواد الذكية هي ما يسمح للروبوت اللين بالتنقل في مواقف مختلفة، بدلاً من الذكاء الحاسوبي”، يقول يين.

تم بناء الروبوتات اللينة باستخدام مادة لينة من مادة البلاستيك في شكل شريط ملتوي. عندما يتم وضع الشريط على سطح درجة حرارته 55 درجة مئوية على الأقل، يتقارب الجزء من الشريط الذي يلمس السطح. وفي الوقت نفسه، يبقى الجزء من الشريط الذي يتعرض للهواء على حاله. هذا يؤدي إلى حركة دوران، وكلما زادت درجة حرارة السطح، زادت سرعة دوران الروبوت.

“لقد تم القيام بذلك من قبل مع قضبان ذات جوانب ناعمة، ولكن هذه الشكل له عيب – عندما يصطدم بالعقبات، يضطرب فقط في المكان”، يقول يين. “الروبوت اللين الذيصنعنا على شكل شريط ملتوي قادر على التفاوض على هذه العقبات بدون أي تدخل بشري أو حاسوبي.”

تحقيق التنقل بدون برامج

يمكن للروبوت القيام بذلك ب两 طريق. عندما يصطدم أحد نهاية الشريط بعقبة، يدير قليلاً ليتفادى العقبة. عندما يصطدم الجزء المركزي من الروبوت بعقبة، “ينفجر”، وهو إطلاق سريع للطاقة المخزنة التي تسبب في قفز الشريط قليلاً وإعادة توجيه نفسه قبل الهبوط. يمكن للشريط أن ينفجر أكثر من مرة قبل أن يجد التوجيه الصحيح الذي يسمح له بالتفاوض على العقبة.

“في هذا الصدد، إنه يشبه المنظفات الروبوتية التي يستخدمها nhiều люди في منازلهم”، يقول يين. “إلا أن الروبوت اللين الذيصنعنا يستمد الطاقة من بيئته ويعمل بدون أي برمجة حاسوبية.”

ياو زهاو هو المؤلف الأول للورقة البحثية وباحث ما بعد الدكتوراه في جامعة نورث كارولينا.

“الإجراءان، الدوران والانفجار، الذي يسمحان للروبوت بالتفاوض على العقبات يعملان على تدرج”، يقول زهاو. “الأكثر قوة الانفجار يحدث إذا لمس جسم الشريط في المركز. ولكن الشريط سوف ينفجر إذا لمس جسم الشريط بعيداً عن المركز، إنه أقل قوة. وأكثر بعداً عن المركز، أقل وضوح الانفجار، حتى تصل إلى الخمس الأخير من طول الشريط، الذي لا ينتج انفجار على الإطلاق.”

أجرى فريق الباحثين العديد من التجارب التي تظهر كيف يمكن للروبوت على شكل شريط ملتوي التنقل في بيئات متاهية مختلفة. كما أظهروا أن الروبوتات اللينة سوف تعمل بشكل فعال في بيئات الصحراء لأنها يمكن أن تسلق وتنزل منحدرات من الرمال الخفيفة.

“هذا أمر مثير للاهتمام، وممتع النظر، ولكن أكثر من ذلك، إنه يوفر رؤى جديدة حول كيف يمكننا تصميم روبوتات لينة قادرة على حصاد الطاقة الحرارية من البيئات الطبيعية والتفاوض بشكل مستقل على بيئات معقدة غير منظمة مثل الطرق والصحاري القاسية”، يقول يين.

الورقة البحثية كانت أيضًا من تأليف طلاب الدكتوراه في جامعة نورث كارولينا يندنغ تشي، ياوي هونغ وينبين لي؛ بالإضافة إلى شو يانغ، الذي هو أستاذ جوزيف بوردوجنا لعلوم المواد والهندسة في جامعة بنسيلفانيا.