ابتكار روبوتات مرنة لمهام الإنقاذ واستكشاف الفضاء

طور باحثون بجامعة ولاية كولورادو في الولايات المتحدة الأمريكية روبوتات مرنة مستوحاة من خرطوم الفيل تستطيع الانحناء والتمدد والإمساك بالأجسام وتغيير أشكالها، فضلاً عن الاتصال بروبوتات أخرى لتشكيل هياكل أكبر وأكثر تعقيداً، في تقنية قد تفتح آفاقاً جديدة أمام استكشاف الفضاء وعمليات البحث والإنقاذ والتصنيع ،وتعتمد الروبوتات الجديدة على تصميم هندسي يسمح لها بتجاوز بعض القيود التي تواجه الأنظمة الروبوتية التقليدية، والتي تتكون عادة من أجزاء صلبة ومفاصل ميكانيكية تحدد نطاق حركتها وقدرتها على التكيف مع البيئات المختلفة.

أوضح الباحثون أن التصميم الجديد يمنح الروبوتات القدرة على التحول بين أشكال متعددة والتحرك عبر تضاريس غير منتظمة وحمل أجسام مختلفة الأحجام، بل والتعاون فيما بينها لتكوين سلاسل وحلقات وهياكل متفرعة، وفقاً لطبيعة المهمة المطلوبة ، واستلهم الباحثون تصميم الروبوتات من خرطوم الفيل الذي يتمتع بمرونة كبيرة وقدرة على أداء حركات دقيقة ومتنوعة رغم افتقاره إلى المفاصل العظمية التقليدية، معتمدين على مبدأ هندسي يعرف باسم "التكامل الشدي" يقوم على تثبيت قضبان صلبة داخل شبكة من الكابلات المشدودة، بحيث تحافظ قوى الشد والضغط على توازن البنية، دون حاجة إلى ربط جميع الأجزاء ببعضها بصورة جامدة.

يسمح هذا الترتيب بتغيير شكل الهيكل عند تعديل قوى الشد في الكابلات، ما يمنح الروبوت القدرة على الانحناء والانكماش والاستطالة والتكيف مع العوائق المحيطة به ، وتتميز الروبوتات بأجسام أنبوبية مرنة تشبه اللوامس، دون مفاصل تقليدية، بينما توجد آليتا إمساك على طرفي كل روبوت، يمكن استخدامهما لالتقاط الأجسام أو الاتصال بروبوتات أخرى ، ويتيح هذا التصميم استخدام الجسم المرن نفسه في التعامل مع الأشياء، بدلاً من الاعتماد حصرياً على أدوات الإمساك المثبتة عند الأطراف.

وقال الباحث الرئيسي للدراسة جيانجو تشاو إن الروبوتات تتميز أيضاً ببنية معيارية؛ إذ يمكن لكل وحدة العمل بصورة مستقلة أو الاتصال بوحدات أخرى لتكوين أنظمة أكبر وأكثر قدرة على تنفيذ المهام المعقدة ، وأضاف تشاو أن الروبوتات تستطيع الالتفاف حول أجسام مختلفة الأحجام لرفعها ونقلها، كما يمكنها التحرك عبر التضاريس الصعبة بطريقة تشبه حركة الثعابين.

تتيح آليات الإمساك الموجودة على الطرفين اتصال الروبوتات ببعضها لتكوين حلقات وسلاسل وهياكل متفرعة، ما يسمح بتعديل البنية الجماعية بحسب متطلبات المهمة ، وأوضح الباحثون أن استخدام أدوات الإمساك الميكانيكية، بدلاً من الوصلات المغناطيسية، يقلل الاعتماد على وسائل اتصال قد تتعرض للفشل في بعض الظروف، ويساعد أيضاً على الحد من مشكلات عدم المحاذاة أثناء محاولة الروبوتات الالتحام ببعضها.

أجرى الباحثون اختبارات داخل المختبر، إلى جانب تجارب ميدانية لفحص قدرة الروبوتات على اجتياز التضاريس الطبيعية والتعامل مع الظروف التي تختلف عن بيئات الاختبار المنظمة ، ونوه الباحثون بأن التطبيقات المحتملة للتقنية تشمل عمليات البحث والإنقاذ، متوقعين أن تساعد الروبوتات المرنة في الوصول إلى المناطق الضيقة أو التحرك بين الأنقاض، فضلاً عن دعم العاملين في المصانع عند تنفيذ مهام تتطلب مرونة في الحركة والتعامل مع أجسام متفاوتة الأحجام.