تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد جديدة لصنع روبوتات خارقة
طور فريق من المهندسين من كلية هنري صامويلي للهندسة والعلوم التطبيقية في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس الأمريكية، تقنية جديدة تصنع في خطوة واحدة أنظمة روبوتية بحجم القطعة النقدية ”بنس“، من خلال نوع جديد من عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد للمواد ذات الوظائف المتعددة والمعروفة باسم ”المواد الخارقة“.
وبمجرد الانتهاء من عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد، ستكون الأنظمة الروبوتية التي أطلق عليها الباحثون اسم ”ميتا – بوت“ قادرة على الدفع والحركة والاستشعار واتخاذ القرار.
وشرح الفريق البحثي في نتائج دراستهم التي نشرت في مجلة ساينس العلمية، أن المواد الخارقة المطبوعة تتكون من شبكة داخلية من العناصر الإستشعارية والمتحركة والهيكلية، حيث يمكن أن تتحرك من تلقاء نفسها باتباع أوامر مبرمجة، وذلك بعد إرفاقها المكون الخارجي الوحيد المطلوب وهو بطارية صغيرة لتشغيل الروبوت.
وقال شياويو تشنغ، الباحث الرئيسي للدراسة: ”نتصور أن منهجية التصميم والطباعة هذه للمواد الروبوتية، ستساعد في تحقيق فئة من المواد مستقلة التشغيل، التي يمكن أن تحل محل عملية التجميع المعقدة الحالية لصنع أنظمة روبوتية“.
وأوضح تشنغ أن الحركات المعقدة وأنماط الاستشعار المتعددة وقدرات صنع القرار القابلة للبرمجة في ”ميتا بوت“ كلها متكاملة بإحكام، حيث تشبه النظام البيولوجي الذي تعمل فيه الأعصاب والعظام والأوتار.
وتُبنى معظم الروبوتات، بغض النظر عن حجمها، في سلسلة من خطوات التصنيع المعقدة حتى تدمج المكونات الإلكترونية معا.
وينتج عن العملية صنع روبوتات بحجم أكبر ووزن أثقل، مقارنةً مع الروبوتات التي يمكن بناؤها باستخدام هذه التقنية الجديدة.
وكشف الباحثون في الجامعة الأمريكية، أن طريقة صنع الأنظمة الروبوتية مرة واحدة، يتم من خلال تصميم وطباعة مواد كهروضغطية قابلة للثني والتمدد والانكماش بسرعات عالية، حيث يمكن أن يتغير شكلها وتتحرك استجابةً لمجال كهربائي.
وقام الفريق البحثي ببناء ثلاثة أنظمة ”ميتا – بوت“ بقدرات مختلفة، حيث يمكن أن يتنقل أحد الروبوتات حول الزوايا على شكل حرف S والعوائق الموضوعة بشكل عشوائي.
ويمكن للنوع الثاني الهروب استجابةً لتأثير التلامس، بينما يستطيع الروبوت الثالث المشي فوق التضاريس الوعرة وحتى القيام بقفزات صغيرة.
وحسب الباحثين فإن التقنية المطورة يمكن أن تؤدي إلى تصميمات جديدة للروبوتات الطبية الحيوية، مثل المناظير ذاتية التوجيه، وروبوتات السباحة الصغيرة التي يمكنها إصدار الموجات فوق الصوتية والتنقل قرب الأوعية الدموية، لتوصيل جرعات الدواء في مواقع مستهدفة محددة داخل الجسم.
كما ويمكن لأنظمة ”ميتا – بوت“ استكشاف البيئات الخطرة.
وعلى سبيل المثال، يمكن لسرب من هذه الروبوتات الصغيرة استكشاف مبنى منهار، والوصول بسرعة إلى المساحات الضيقة وتقييم مستويات التهديد، والمساعدة في جهود الإنقاذ من خلال العثور على أشخاص محاصرين تحت الأنقاض.
وبمجرد الانتهاء من عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد، ستكون الأنظمة الروبوتية التي أطلق عليها الباحثون اسم ”ميتا – بوت“ قادرة على الدفع والحركة والاستشعار واتخاذ القرار.
وشرح الفريق البحثي في نتائج دراستهم التي نشرت في مجلة ساينس العلمية، أن المواد الخارقة المطبوعة تتكون من شبكة داخلية من العناصر الإستشعارية والمتحركة والهيكلية، حيث يمكن أن تتحرك من تلقاء نفسها باتباع أوامر مبرمجة، وذلك بعد إرفاقها المكون الخارجي الوحيد المطلوب وهو بطارية صغيرة لتشغيل الروبوت.
وقال شياويو تشنغ، الباحث الرئيسي للدراسة: ”نتصور أن منهجية التصميم والطباعة هذه للمواد الروبوتية، ستساعد في تحقيق فئة من المواد مستقلة التشغيل، التي يمكن أن تحل محل عملية التجميع المعقدة الحالية لصنع أنظمة روبوتية“.
وأوضح تشنغ أن الحركات المعقدة وأنماط الاستشعار المتعددة وقدرات صنع القرار القابلة للبرمجة في ”ميتا بوت“ كلها متكاملة بإحكام، حيث تشبه النظام البيولوجي الذي تعمل فيه الأعصاب والعظام والأوتار.
وتُبنى معظم الروبوتات، بغض النظر عن حجمها، في سلسلة من خطوات التصنيع المعقدة حتى تدمج المكونات الإلكترونية معا.
وينتج عن العملية صنع روبوتات بحجم أكبر ووزن أثقل، مقارنةً مع الروبوتات التي يمكن بناؤها باستخدام هذه التقنية الجديدة.
وكشف الباحثون في الجامعة الأمريكية، أن طريقة صنع الأنظمة الروبوتية مرة واحدة، يتم من خلال تصميم وطباعة مواد كهروضغطية قابلة للثني والتمدد والانكماش بسرعات عالية، حيث يمكن أن يتغير شكلها وتتحرك استجابةً لمجال كهربائي.
وقام الفريق البحثي ببناء ثلاثة أنظمة ”ميتا – بوت“ بقدرات مختلفة، حيث يمكن أن يتنقل أحد الروبوتات حول الزوايا على شكل حرف S والعوائق الموضوعة بشكل عشوائي.
ويمكن للنوع الثاني الهروب استجابةً لتأثير التلامس، بينما يستطيع الروبوت الثالث المشي فوق التضاريس الوعرة وحتى القيام بقفزات صغيرة.
وحسب الباحثين فإن التقنية المطورة يمكن أن تؤدي إلى تصميمات جديدة للروبوتات الطبية الحيوية، مثل المناظير ذاتية التوجيه، وروبوتات السباحة الصغيرة التي يمكنها إصدار الموجات فوق الصوتية والتنقل قرب الأوعية الدموية، لتوصيل جرعات الدواء في مواقع مستهدفة محددة داخل الجسم.
كما ويمكن لأنظمة ”ميتا – بوت“ استكشاف البيئات الخطرة.
وعلى سبيل المثال، يمكن لسرب من هذه الروبوتات الصغيرة استكشاف مبنى منهار، والوصول بسرعة إلى المساحات الضيقة وتقييم مستويات التهديد، والمساعدة في جهود الإنقاذ من خلال العثور على أشخاص محاصرين تحت الأنقاض.
