روبوتات اوريغامي: العلماء يدفعون حدود القدرات الذاتية
قام فريق بقيادة UCLA بإنشاء OrigaMechs مستقلة بدون رقائق، باستخدام مواد موصلة.
تبنى علماء الروبوتات طريقة تشبه الفن التقليدي لطي الورق لتصنيع آلات مستقلة من صفائح رقيقة مرنة. تعتبر هذه الروبوتات خفيفة الوزن أكثر سهولة وفعالية من حيث التكلفة في التصنيع، كما أن شكلها الأكثر إحكاما يجعلها أكثر ملاءمة للتخزين والنقل.
ومع ذلك، فإن المتطلبات التقليدية لرقائق الكمبيوتر الصلبة، والتي تتيح إمكانات متقدمة مثل الاستشعار والتحليل والتكيف مع البيئة، تضيف وزنًا إضافيًا لمواد الألواح الدقيقة وتجعل من الصعب طيها. نتيجة لذلك، يجب إضافة المكونات القائمة على أشباه الموصلات بعد تشكيل الروبوت في شكله النهائي.
الآن، قام فريق متعدد التخصصات بقيادة باحثين في كلية سامويلي للهندسة بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس بإنشاء تقنية تصنيع جديدة للروبوتات القابلة للطي بالكامل والتي يمكنها أداء مجموعة متنوعة من المهام المعقدة دون الاعتماد على أشباه الموصلات. نُشرت دراسة تفصيلية عن نتائج البحث في مجلة Nature Communications .
روبوت يشبه مصيدة الذباب فينوس يغلف “فريسة” عندما يكتشف كلا مستشعري الفك شيئًا ما. الائتمان: UCLA Samueli
من خلال دمج المواد المرنة والموصلية للكهرباء في ورقة رقيقة من بوليستر مقطوعة مسبقًا، أنشأ الباحثون نظامًا لوحدات معالجة المعلومات، أو الترانزستورات، والتي يمكن دمجها مع المستشعرات والمشغلات. ثم قاموا ببرمجة الصفيحة بوظائف الكمبيوتر التناظرية البسيطة التي تحاكي تلك الخاصة بأشباه الموصلات. بمجرد قطعها وطيها وتجميعها، تتحول الصفيحة إلى إنسان آلي مستقل يمكنه الإحساس والتحليل والتصرف استجابة لبيئاتهم بدقة. أطلق الباحثون على روبوتاتهم اسم “OrigaMechs”، وهو اختصار لـ Origami MechanoBots.
قال المؤلف الرئيسي للدراسة Wenzhong Yan ، وهو طالب دكتوراه في الهندسة الميكانيكية بجامعة كاليفورنيا: “يؤدي هذا العمل إلى فئة جديدة من روبوتات الأوريغامي ذات القدرات الموسعة ومستويات الاستقلالية مع الحفاظ على السمات المفضلة المرتبطة بالتلفيق القائم على طي الأوريغامي”.
استمدت OrigaMechs قدراتها الحاسوبية من مجموعة من المفاتيح متعددة الإرسال بأوريغامي الميكانيكية التي تم إنشاؤها بواسطة الطيات والأوامر المنطقية المنطقية المبرمجة، مثل “AND” و “OR” و “NOT”. مكّنت المفاتيح آلية تقوم بشكل انتقائي بإخراج الإشارات الكهربائية بناءً على الضغط المتغير ومدخلات الحرارة في النظام.
باستخدام النهج الجديد، قام الفريق ببناء ثلاثة روبوتات لإظهار إمكانات النظام:
- روبوت مشي يشبه الحشرات ويعكس اتجاهه عندما يشعر أي من الهوائيات بوجود عائق
- روبوت يشبه مصيدة الذباب فينوس يغلف “فريسة” عندما يكتشف كلا مستشعري الفك شيئًا ما
- روبوت ذو عجلتين قابل لإعادة البرمجة يمكنه التحرك على طول مسارات مصممة مسبقًا لأنماط هندسية مختلفة
بينما تم ربط الروبوتات بمصدر طاقة من أجل العرض، قال الباحثون إن الهدف طويل المدى سيكون تجهيز روبوتات الأوريغامي المستقلة بنظام تخزين طاقة مدمج مدعوم ببطاريات الليثيوم ذات الأغشية الرقيقة.
قد يؤدي التصميم الخالي من الرقائق إلى روبوتات قادرة على العمل في بيئات قاسية – مجالات إشعاعية أو مغناطيسية قوية، وأماكن بها إشارات تردد لاسلكي مكثفة أو تفريغ إلكتروستاتيكي عالي – حيث قد تفشل الإلكترونيات التقليدية القائمة على أشباه الموصلات في العمل.
قال الباحث الرئيسي في الدراسة أنكور ميهتا، الأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر ومدير مختبر جامعة كاليفورنيا: “هذه الأنواع من السيناريوهات الخطيرة أو غير المتوقعة، مثل تلك التي تحدث أثناء وقوع كارثة طبيعية أو كارثة من صنع الإنسان، يمكن أن تكون حيث أثبتت روبوتات الأوريغامي أنها مفيدة بشكل خاص”. للآلات المضمنة والروبوتات في كل مكان.
وأضاف ميهتا: “يمكن تصميم الروبوتات لوظائف خاصة وتصنيعها عند الطلب بسرعة كبيرة”. “أيضًا، على الرغم من أن الطريق بعيد جدًا، فقد تكون هناك بيئات على كواكب أخرى حيث تكون الروبوتات المستكشفة غير المنفذة لتلك السيناريوهات مرغوبة للغاية.”
يمكن نقل الروبوتات المُجمَّعة مسبقًا المُصنَّعة بواسطة تقنية القطع والطي المرنة هذه في عبوات مسطحة لتوفير مساحة هائلة. هذا مهم في سيناريوهات مثل المهمات الفضائية، حيث كل سنتيمتر مكعب مهم. يمكن أن تؤدي الروبوتات منخفضة التكلفة وخفيفة الوزن وسهلة التصنيع أيضًا إلى أدوات تعليمية مبتكرة أو أنواع جديدة من الألعاب والألعاب.
المصدر: scitechdaily
شاهد المزيد:
