ألهمت “خنفساء اللوز” باحثًا مصريًا مع فريقه في جامعة إلينوي في أوربانا شامبين للعمل على تطوير روبوت فائق ، وفقًا لصحيفة البيان الإماراتية.
من المعروف عن “خنفساء اللوز” أنها تستخدم حيلة التظاهر بالموت للدفاع عن نفسها ، حيث تسقط على الأرض وتبقى مستلقية على ظهرها بلا حراك لعدة ثوان ، وفجأة تقفز قفزة سريعة عالياً في الهواء تحاول الابتعاد عن الخطر.
ومن هذه الخدعة استوحى الباحث المصري سامح توفيق وزملاؤه في جامعة إلينوي في أوربانا شامبين فكرة تطوير روبوتات قافزة بحجم الحشرات قادرة على أداء مهام دقيقة في الزراعة أو العمليات الميكانيكية ، وكذلك في مهام الإنقاذ.
في الدراسة التي نُشرت في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences ، بقيادة الأستاذ سامح توفيق ، أستاذ العلوم الميكانيكية والهندسة ، أوضح الباحثون أن الروبوتات الجديدة تتمتع بثلاث مزايا:
حجم صغير مثل الخنفساء ، مناسب للعمل في المساحات الضيقة.
– قوية بما يكفي للمناورة وتحمل الضغوط والأوزان.
-سريع ، كأن الحشرة يمكن أن تهرب بسرعة.
يقول سامح توفيق ، أستاذ العلوم الميكانيكية والهندسة في جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، إن الدراسة تركز على فهم القوى والحركات التي تؤدي إلى القفز العالي للروبوتات الصغيرة وخفيفة الوزن.
ويضيف: “كشفت الدراسة أنه باستخدام آلية خاصة تسمى” سلسلة الانحناء الديناميكي “، يمكننا صنع روبوتات بحجم الحشرات يمكنها القفز – على الأقل – مثل الحشرات العادية ، وحتى الروبوتات القافزة كبيرة الحجم.
يشار إلى أن هناك العديد من الروبوتات التي لديها القدرة على القفز ، لكنها كبيرة الحجم ولديها قدرات كبيرة ، مثل الروبوت القافز الذي تم تطويره في أبريل من العام الماضي. يبلغ ارتفاعه أقل من 30 سم ويزن حوالي 30 جرامًا ، ويمكنه إطلاق نفسه 33 مترًا في الهواء. .
هنا ، يوضح توفيق أن الروبوتات القافزة الكبيرة التي تستخدم أفضل المكونات الهندسية (المحركات والبطاريات) وأفضل المواد الهندسية (مركبات الصلب وألياف الكربون) يمكن أن تحقق قفزات مذهلة على نطاق هذه المكونات.
يقول: “مع وضع هذا في الاعتبار ، كان التحدي الذي تناولته في دراستي هو كيفية تقليل حجم الروبوتات إلى حجم الحشرات ، مع الحفاظ على القدرات التي تحققت في الروبوتات الكبيرة”.
في العقد الماضي ، كانت هناك حاجة ملحة للاهتمام باستخدام الروبوتات خارج المصنع ، حيث تم استخدامها بشكل أساسي في عمليات التجميع في المصانع الحديثة ، مثل تجميع السيارات.
كانت هناك حاجة لأن تتجاوز الروبوتات هذه المهمة وتستخدمها بدلاً من ذلك في جميع أنواع التطبيقات. لتحقيق هذا الهدف ، يجب أن تتمتع الروبوتات بالقدرة على التحرك بأمان وحرية واستقلالية ، وفقًا لتوفيق.
ويتابع قائلاً: “تمتد هذه التطبيقات الجديدة من الرعاية الصحية إلى الزراعة والصيانة والبحث والإنقاذ. لتحقيق هذا الهدف ، هناك حاجة إلى بحث أساسي لتطوير أنواع جديدة من الروبوتات المتنقلة مثل: الروبوتات المرنة التي تسبح في المحيطات مثل الأخطبوطات ، والروبوتات بحجم الحشرات التي يمكنها التنقل في المساحات الضيقة ، بين أجزاء من المحركات والتوربينات ، والتقاط صور للأعطال. وقياس درجات الحرارة ثم الإبلاغ عن هذه الأخطاء.
يتيح توفيق للخيال أن ينطلق. “تخيل أنه يمكن نشر أسراب من الروبوتات على نطاق واسع في الحقول الزراعية ، وترتد بين النباتات والأوراق والفواكه ، وتتحقق باستمرار من حالة المحاصيل وتقدم تقارير عنها!”
المعضلة الرئيسية التي تواجه الروبوتات القافزة الصغيرة ، والتي أشار إليها أستاذ العلوم الميكانيكية والهندسة ، هي مشكلة الحركة ، حيث أن المخلوقات بحجم الحشرات لديها قدرة محدودة على الحركة ، خاصة عند حمل أشياء ثقيلة ، حيث أن أرجلها قصيرة.
يوضح: “يمكن لمعظم الحشرات التسلق على الجدران والأسطح الرأسية ، إذا لم تكن تحمل أشياء ، ولكن إذا كانت تحمل شيئًا ثقيلًا ، فإن أي عقبة ستجبرها على التوقف. هذا هو السبب في أن العديد من الحشرات يمكن أن تقفز كوسيلة للتنقل ، وتتسلق عوائق أكبر من طول أجسامها.
يوضح العالم المصري: “قام المؤلفون المشاركون في هذه الدراسة الجديدة بالتحقيق في آلية القفز للحشرات الصغيرة. ودرسوا على وجه التحديد” خنفساء اللوز “، واكتشفوا أن بإمكانها تخزين الطاقة المرنة واستخدامها عند الحاجة عن طريق تشغيل مزلاج. . “
“لقد اتخذنا نهجًا مشابهًا لتصميم الروبوتات القافزة ، باستخدام مبادئ الميكانيكا والمواد الجديدة التي تم إنتاجها في مختبري البحثي ، والتي تعمل مثل العضلات الطبيعية. تبدو هذه العضلات الاصطناعية مثل لفائف ، ويمكن أن تتقلص لسحب قوى كبيرة. في هذا في الحالة ، الهدف هو تخزين الطاقة في زنبرك ، والتي يمكن بعد ذلك إطلاقها للحث على قفزات أعلى.
كشف باحثون في معمل الدكتور سامح توفيق عن إمكانات جديدة يمكن تجهيزها بروبوتات قفز صغيرة ، حيث يمكن تركيب مستشعر على هذه الروبوتات ومتحكم دقيق وبطارية. يمكن للروبوتات القفز وتحمل كل الوزن الزائد ، الذي هو أثقل من وزنها ، حيث يمكن للروبوت أن يقفز ما يصل إلى 20 ضعف حجمه ، والروبوتات لديها الذكاء لاستشعار الزناد البصري ، وتلقي أوامر القفز من فوق. الكمبيوتر.
يقول العالم المصري إنه لا تزال هناك حاجة لمواجهة عدد من التحديات ، بمزيد من الدراسات البحثية الإضافية ، مثل: معالجة كفاءة الطاقة العالية. في الوقت الحالي ، لا يمكن لهذه الروبوتات القفز عدة مرات بشكل متكرر قبل نفاد البطارية ؛ لأن البطاريات الصغيرة ليس لها سعة كبيرة. لذلك هناك حاجة إلى بحث جديد لتطوير بطاريات جديدة أفضل وتصميمات أكثر كفاءة في استخدام الطاقة. للسماح للروبوتات بالعمل لفترات طويلة.
ويتابع: “هناك تحدٍ آخر يتعلق بالاستخدام التجاري في تطبيقات معينة ، على سبيل المثال ، إذا أردنا استخدام الروبوتات في الزراعة ، فنحن بحاجة أولاً إلى تحديد تفاصيل الاحتياجات الخاصة في الزراعة. يجب أن نتصور وظيفة هذه الروبوتات في هذه البيئة الجديدة وندرسها بعناية “. .
يقول: “في هذه الحالة ، أتصور أن المهندسين سيحتاجون إلى تركيب كاميرا صغيرة وجهاز استشعار حيوي على متن الروبوتات. أتصور أيضًا أن الباحثين الهندسيين الذين يرغبون في تطوير هذا الروبوت إلى منتج عملي يجب أن يدرسوا أفضل تقنيات ميكانيكا التنقل لتناسب هذه البيئة الجديدة ، اعتمادًا على حجم النباتات وشكلها وصلابتها.
وفيما يتعلق بإمكانية استخدام هذا الروبوت القافز في الشرق الأوسط ، يشير توفيق إلى أن المؤسسات البحثية في هذه المنطقة يمكنها دراسة الاحتياجات العملية وتطوير الروبوت وفقًا لهذه الاحتياجات ، حيث يمكن استخدامه على التمور فوق أشجار النخيل ، كما يمكن استخدامه أيضًا. تستخدم في الصناعات التحويلية أو صناعة الطاقة التي لها احتياجات فريدة في الشرق الأوسط.
