عندما نقارن بين أجسام الروبوتات وأجسام البشر، سنلاحظ أن جسم الإنسان يتمتع بمرونة فائقة وقدرة على التحرك بدقة، ويستطيع تحويل الطاقة إلى حركة بكفاءة عالية، بينما يفتقر جسم الروبوت لهذه القدرات.

استوحى الباحثون في اليابان من مشية الإنسان وقاموا بتطوير روبوت ثنائي القدمين يعتمد على مزيجٍ من الأنسجة العضلية والمواد الاصطناعية وتسمح هذه الطريقة للروبوت بالمشي والتدحرج. نُشرت هذه الطريقة في يناير الماضي في مجلة تُدعى “ماتر”.

وفقًا للباحث شوجي تاكيوتشي من جامعة طوكيو في اليابان، فإن الأبحاث حول الروبوتات الحيوية المهجنة، والتي تمثل تكاملًا بين علم الأحياء والميكانيكا، تستقطب مؤخرًا اهتمامًا كمجال جديد في مجال الروبوتات يتميز بوجود وظائف بيولوجية.

باستخدام العضلات كمحركات، يتيح لنا ذلك بناء روبوت متكامل قادر على تنفيذ حركات فعّالة وهادئة، مع القدرة على التفاعل البسيط.

يستند تصميم الروبوت ذو القدمين الابتكاري إلى تقنية الروبوتات الحيوية المهجنة التي تستفيد من العضلات، فقد قادت أنسجة العضلات الروبوتات الحيوية المهجنة إلى الزحف والسباحة بشكل مستقيم والقيام بالمنعطفات، ولكنها غير قادرة على القيام بمنعطفات حادة؛ وهذا الأمر جعل الباحثون يستاؤون لأن القدرة على الدوران والقيام بمنعطفات حادة هي ميزة أساسية للروبوتات لتجنب العوائق.

فكر الباحثون في طريقة لبناء روبوت أكثر مهارة وقدرة على الحركات الدقيقة والرقيقة وتمكنوا من تصميم روبوت حيوي مهجن يحاكي مشية الإنسان ويعمل في الماء.

يتمتع الروبوت بقمة مصنوعة من رغوة الطفو (مادة خفيفة الوزن تستخدم للطفو على سطح الماء بفضل هياكلها المجوفة والمليئة بالهواء أو الغازات) وأرجل مزودة بأوزان لمساعدته على الوقوف بشكل مستقيم تحت الماء ويتكون هيكل الروبوت بشكل رئيسي من مطاط السيليكون القابل للانثناء والانحناء للتكيف مع حركات العضلات.

قام الباحثون بتثبيت شرائح من أنسجة العضلات الهيكلية المزروعة في المختبر على المطاط السيليكون وعلى كل قدم، وعندما قاموا بتطبيق تيار كهربائي على العضلة، انقبضت العضلة مما أدى إلى رفع الساق ثم هبط كعب القدم للأمام عندما تلاشى التيار الكهربائي.

من خلال تبديل التحفيز الكهربائي بين الساق اليسرى والساق اليمنى كل 5 ثوانٍ، تمكن الروبوت الحيوي من تنفيذ حركة المشي بنجاح بسرعة قدرها 5.4 ملم/دقيقة (0.002 ميل في الساعة). ولتنفيذ حركة الالتفاف، قام الباحثون بتنبيه الساق اليمنى بانتظام كل 5 ثوانٍ في حين استخدمت الساق اليسرى كنقطة ثابتة.

قام الروبوت بالدوران إلى اليسار بزاوية 90 درجة خلال 62 ثانية وأظهرت النتائج أن الروبوت ذو القدمين الذي يعمل بتحفيز العضلات قادر على القيام بحركات دقيقة مثل المشي والتوقف والدوران.

علّق الباحث تاكيوتشي قائلاً: “في الوقت الحالي، نقوم بتحريك الأقطاب الكهربائية، التي تساعد على نقل التيار الكهربائي الى الروبوت يدويًا لتطبيق التحفيز الكهربائي بشكل منفصل على الساقين، وهي عملية تستغرق وقتًا طويلاً وفي المستقبل، نأمل في دمج الأقطاب الكهربائية في الروبوت نفسه، مما يسهم في زيادة الكفاءة والسرعة بشكل أكبر”. ويخطط الفريق أيضًا لتطوير وتحسين المفاصل والأنسجة العضلية السميكة في الروبوت ذو القدمين لتمكين حركات أكثر تطورًا وقوة.

وفقًا للدراسة العلمية والبحث الذي أجراه تاكيوتشي وفريقه، أُحرز تقدم في تطوير الروبوتات الحيوية الهجينة عن طريق ترقية المكونات البيولوجية وأشار تاكيوتشي إلى ضرورة دمج نظام إمداد المغذيات للحفاظ على الأنسجة الحية وهياكل الأجهزة التي تسمح للروبوت بالعمل في الهواء، وقد شهد الفريق تقدمًا ملحوظًا حيث تمكن الروبوت من المشي بنجاح، مما أثار تفاؤلهم وحماسهم خلال الاجتماع في المختبر ورُغم أن الخطوات قد تبدو بسيطة، إلا أنها تمثل قفزات عملاقة في تطوير الروبوتات الحيوية الهجينة.

المصدر: ScienceDaily

ترجمة: شهد السلمي

مراجعة وتدقيق: زينب محمد