آفاق جديدة للروبوتات: يتم إنشاء روبوتات المستقبل من مواد ناعمة

تمكن الكثيرون من ملاحظة مدى تقدمهمعلم الروبوتات. لقد أصبحوا مساعدين لا غنى عنهم في الصناعة والطب والصيانة والحياة اليومية. ومع ذلك ، إلى جانب تقدم الروبوتات ، تبرز أسئلة جديدة. من الصعب تخيل روبوت مساعد معدني كبير يؤدي وظائفه بعناية. بسبب ضخامتها ، فهي في بعض الأحيان قادرة على إلحاق الأذى عن غير قصد. لذلك ، يتجه الباحثون نحو نماذج جديدة للآلات المستقلة. بدلاً من صنع الروبوتات من المعدن ، فإنهم يريدون بنائها من مواد ناعمة ومرنة مثل نسيج السيليكون والفينيل والنايلون حتى يتمكنوا من العمل جنبًا إلى جنب مع البشر بشكل أكثر أمانًا. يمكن لبعض آلات النماذج الأولية تنفيذ إجراءات منطقية دون أي إلكترونيات ، ولا يزال بإمكانها العمل بعد غمرها في الماء أو حتى دهسها بواسطة شاحنة.

غالبًا ما يتم استخدام الروبوتات الافتراضيةاختبار الخوارزميات والبرمجيات قبل التنفيذ المادي. هذا يوفر الوقت والموارد لإنشاء واختبار النماذج الأولية المادية.

الروبوتات في حياتنا

اليوم ، تستخدم الروبوتات على نطاق واسع بالفعل فيصناعة لأتمتة عمليات الإنتاج. إنهم قادرون على أداء المهام المعقدة والروتينية بدقة وكفاءة عالية ، مما يؤدي إلى إنتاجية أعلى وتكاليف أقل. يمكن للروبوتات الصناعية أداء مهام متكررة مثل رفع ونقل الأشياء الثقيلة ، واللحام ، وفرز وتعبئة البضائع ، وأداء المهام الخطرة في البيئات الإشعاعية أو الكيميائية.

تجد الروبوتات أيضًا تطبيقات في صناعة السيارات. يمكنهم أداء مهام خطيرة أو متكررة على خطوط الإنتاج ، مما يحسن من سلامة العملية وكفاءتها.

في الطب ، تتمتع الروبوتات أيضًا بإمكانيات كبيرة.يمكن استخدامها في العمليات الجراحية المعقدة ، مما يوفر تدخلاً أكثر دقة وأقل توغلاً. تم بالفعل استخدام الأنظمة الجراحية الروبوتية بنجاح في مجالات مثل جراحة القلب وجراحة الأعصاب. بفضل دقة واستقرار الروبوتات ، يمكن أن تكون العمليات الجراحية أكثر أمانًا ويتعافى المرضى بشكل أسرع. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامها في إعادة التأهيل ، مما يساعد الأشخاص على استعادة المهارات الحركية بعد الإصابة أو السكتة الدماغية.

ومع ذلك ، فإن الروبوتات تجد تطبيقاتها ليس فقط فيالصناعة والطب. في المجال المنزلي ، يدخلون حياتنا بشكل متزايد. يمكن لروبوتات المساعد الذكي بالفعل أداء المهام الروتينية في بيئة المنزل ، مثل التنظيف والطهي.

انظر أيضًا: تاريخ الروبوتات: كيف كان شكل الروبوتات الأولى؟

تلعب الروبوتات أيضًا دورًا مهمًا فيالبحث العلمي واستكشاف الفضاء. تُستخدم روبوتات الاستكشاف لاستكشاف الأماكن التي يتعذر على البشر الوصول إليها ، مثل قاع المحيط أو سطح المريخ أو أعماق الفضاء. إنهم يجمعون البيانات ويكتشفون ويساعدوننا على توسيع فهمنا للعالم من حولنا.

الروبوتات اللينة وأهميتها

هذا المجال ، المعروف باسم الروبوتات اللينة ،يعتمد على العديد من التخصصات مثل علم المواد وعلم الأحياء وعلوم الكمبيوتر وحتى الحرف التقليدية. يمتلك الفيزيائيون الكثير ليلعبوا به ، من تطوير مبادئ التصميم إلى آلات البناء.

أحد الأسباب الرئيسية لتطوير لينةالروبوتات هي الرغبة في إنشاء روبوتات قادرة على العمل في بيئات معقدة وغير متوقعة حيث قد تكون المواد الصلبة غير فعالة أو خطيرة.

ترتبط الروبوتات ارتباطًا وثيقًا بالعديد من الأشياء الأخرىمجالات العلوم ، بما في ذلك علم الأحياء والفيزياء والرياضيات وعلم النفس. هذا يرجع إلى حقيقة أن تطوير الروبوتات يتطلب فهم مبادئ الحركة وإدراك البيئة والتفاعل مع الناس.

حتى أن بعض العلماء يقترحون استخدامتقنية اوريغامي لبناء الروبوتات ، حيث سيؤدي ذلك إلى زيادة تعدد استخداماتها بشكل كبير ، فضلاً عن السماح لك بإنشاء آلات باستخدام مواد أكثر نعومة. باستخدام هذه الطريقة ، يصبح من الممكن تغيير شكل المادة. بمجرد أن يتغير الشكل ، تتغير الوظيفة والصلابة ودرجة الانحناء والخروج من الطائرة على الفور.

ومن المثير للاهتمام أيضًا أن إحدى التقنيات الرئيسيةيستخدم في الروبوتات اللينة محرك هوائي. تسمح هذه الأنظمة بإنشاء أنظمة مرنة باستخدام ضغط الهواء للتحكم في تشوه المواد. تتكون هذه الروبوتات عادةً من غرف أو فقاعات مرنة يمكن ملؤها أو تفريغها لتغيير الشكل. من خلال التحكم في تسلسل ملء وتفريغ الغرف ، من الممكن تحقيق الحركات والتلاعبات المطلوبة.

قد يكون من المثير للاهتمام أن الروبوتات الحية التي تم إنشاؤها من الخلايا الجذعية بدأت في التكاثر بطريقة غير عادية.

ومع ذلك ، تظهر الصعوبات على الفور - من الضروري اختيار مادة قادرة على الحفاظ على الاستقرار وفي نفس الوقت دمج وحدات التحكم للتحكم.

الروبوتات الموائعة وآفاقها

من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن العلماء يتزايدونالانتقال إلى تطوير الآلات بناءً على مبادئ ميكانيكا الموائع بدلاً من الإلكترونيات. على سبيل المثال ، في بعض الروبوتات ، يملأ السائل الأنابيب ، مما يخلق ضغطًا معينًا ، والذي بدوره يفتح الصمامات ويجعل الروبوت يتحرك.

من وجهة نظر نظرية ، السوائل تتصرفعلى غرار تدفق الإلكترونات في الأنظمة الإلكترونية. في الروبوتات الموائعة ، يحل تدفق السائل أو الغاز محل تدفق الإلكترونات ، ويعمل الضغط كجهد كهربائي. تقول آن موسين ، الباحثة في الفيزياء النظرية بجامعة هارفارد: "إذا نظرت إلى المعادلات التي تصف شبكات الإلكترون والسوائل ، فإنها تبدو متشابهة". "تصبح الاختلافات ملحوظة عندما يتعلق الأمر بالتطبيق." على سبيل المثال ، من الأسهل تصميم روبوتات السوائل لتكون مقاومة للماء أو مقاومة للإشعاع ، لكن الإلكترونيات أسرع بكثير من الآلات التي تعمل بالسائل.

أسباب تطوير الروبوتات القتالية المستقلةالقلق بشأن إمكانية استخدام مثل هذه الأنظمة في النزاعات العسكرية. على الرغم من الاتفاقيات الدولية القائمة ، يمكن أن يؤدي استخدام تقنيات الأسلحة هذه إلى عواقب لا يمكن التنبؤ بها وقوة مفرطة.

في كل عام ، بدأت الروبوتات تشبه البشر أكثر. وحتى يقوموا بطقوسهم.

ابتكر بعض الباحثين نماذج أولية للروبوتاتتعمل بالطاقة السائلة ، بما في ذلك المجموعة التي استخدمت ثاني أكسيد الكربون لرفع غطاء المحرك على قميص من النوع الثقيل. صحيح أن هذه التصميمات كانت تستند عادةً إلى مبادئ الإلكترونيات ، بما في ذلك استخدام الوحدات المتصلة بالسلسلة لإكمال المهام.

حتى لا تفوت المزيد من الأخبار المثيرة ، اشترك في Telegram و Zen!

ومع ذلك ، يقوم فريق Meussen بتجربة جهاز جديداستراتيجية التصميم. بدلاً من بناء الروبوت على مراحل ، كما هو الحال في الإلكترونيات ، يبدأون بنمذجة شبكة عشوائية من أنابيب السوائل. ثم يستخدمون خوارزميات التعلم الآلي لتعيين مهمة إزالة الأنابيب حتى تصل الشبكة إلى الحالة المستهدفة ، مثل تحريك كائن. تشبه هذه العملية النحت ، حيث تتطلب إزالة الأجزاء غير الضرورية من النظام ، بدلاً من تجميعها التدريجي ، مثل مُنشئ Lego.

وهكذا ، طور الفريق نموذج محاكاةشبكة مرنة تم إنشاؤها باستخدام هذه الاستراتيجية التي "تعلمت" تصنيف ثلاثة أنواع مختلفة من القزحية. تم ترميز خصائص كل زهرة ، مثل طول البتلة ، في ضغط السائل المزود للشبكة. يتوافق كل نوع من أنواع القزحية مع ضغط مخرج معين. لقد تعلمت الشبكة تحديد الأنابيب التي يجب إزالتها للوصول إلى ضغط المخرج المطلوب وتصنيف الأنواع بشكل صحيح بدقة 96.7 ٪.

يتعاون الباحثون حاليًا معالمهندسون الميكانيكيون والروبوتات لبناء نموذج فيزيائي لذراع آلي يعمل بالطاقة هيدروليكيًا بناءً على هذه المحاكاة الواعدة.