مهندسو الروبوتات يصنعون صراصير سايبورغ ، ذبابة آلية وأكثر من ذلك

الروبوتات الثقيلة محدودة فيما يمكنها القيام به. يمكن أن يؤدي بناء روبوتات أصغر حجمًا وأكثر رشاقة ، على غرار كيفية تحرك الحشرات وعملها ، إلى توسيع قدرات الروبوتات بشكل كبير.

قال كيفن تشين ، الأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “إذا فكرنا في وظائف الحشرات التي لا تستطيع الحيوانات القيام بها ، فهذا يلهمنا للتفكير فيما يمكن أن تفعله الروبوتات الأصغر حجمًا ، والتي لا تستطيع الروبوتات الأكبر حجمًا القيام بها. . “

تقوم Google بتدريب الروبوتات الخاصة بها لتكون أكثر شبهاً بالبشر

معظم التطورات في مرحلة البحث ، سنوات من التسويق. لكنهم يقدمون حلولًا مغرية لمجموعة من الصناعات ، بما في ذلك الاستجابة للطوارئ والزراعة والطاقة.

قال الخبراء إن البحث يسير بخطى سريعة لعدة أسباب. أصبحت المستشعرات الإلكترونية أصغر حجمًا وأفضل ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى أبحاث الساعات الذكية. تطورت تقنيات التصنيع ، مما جعل من السهل بناء الأجزاء الصغيرة. تكنولوجيا البطاريات الصغيرة آخذة في التحسن أيضًا.

لكن لا تزال هناك تحديات عديدة. لا تستطيع الروبوتات الصغيرة نسخ عبء عمل روبوت أكبر. على الرغم من تحسن البطاريات ، إلا أنها تحتاج إلى أن تكون أصغر حجمًا وأكثر قوة. يجب أن تصبح الأجزاء المصغرة التي تحول الطاقة إلى حركة آلية ، تسمى المشغلات ، أكثر كفاءة. يجب أن تكون المستشعرات أخف وزنا.

قال سوير بي فولر ، الأستاذ المساعد الذي يدير مختبر روبوتات الحشرات الذاتية بجامعة واشنطن: “نبدأ بالنظر في كيفية حل الحشرات لهذه المشاكل ، ونحن نحقق تقدمًا كبيرًا”. “ولكن هناك الكثير من الأشياء … ليس لدينا بعد.”

قال الباحثون إن الكثير من أبحاث الروبوتات الحشرية يمكن تقسيمها إلى مجالات قليلة. يقوم بعض العلماء ببناء روبوت كامل لتقليد حركة وحجم الحشرات الحقيقية ، مثل النحل وحشرات البرق. وضع آخرون الإلكترونيات على الحشرات الحية والتحكم فيها ، مما أدى بشكل أساسي إلى إنشاء سايبورغ (كائنات لها جوانب عضوية وميكانيكية). بينما يقوم البعض بتجربة هجين – يربط أجزاء من حشرة حية ، مثل الهوائيات ، بإنسان آلي.

بدأ المهندسون الآليون في البحث عن الحشرات للحصول على الإلهام منذ حوالي 10 إلى 15 عامًا. في ذلك الوقت ، كان عدد قليل من المعامل البحثية يدرسها. قال تشين: “قبل عشر سنوات ، أعتقد بصراحة أن الأمر بدا أشبه بالخيال العلمي”.

لكن على مر السنين ، دخل المزيد من الباحثين إلى الفضاء ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى تقدم التكنولوجيا. وأضاف تشين أن جزءًا كبيرًا من النشاط كان مدفوعًا بالتطورات في ألياف الكربون والليزر ، والتي يمكن أن تصنع “ميزات رائعة للغاية وهياكل معقدة” على نطاق صغير.

لقد تحسنت المستشعرات الإلكترونية أيضًا ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى أن الهواتف الذكية والساعات الذكية حفزت البحث لصنع أجزاء إلكترونية أصغر.

قال تشين: “إذا فكرت في هاتفك الذكي ، فهناك العديد من أجهزة الاستشعار بداخله”. “يمكنك حقًا الاستفادة من الكثير من هذه المستشعرات أو وضع تلك المستشعرات في روبوتات صغيرة الحجم.”

يقود كينجيرو فوكودا ، الباحث في معهد Riken Institute للأجهزة الرقيقة في اليابان ، فريقًا يقوم بربط أجهزة استشعار مطبوعة ثلاثية الأبعاد على صراصير مدغشقر الهسهسة. تعمل المستشعرات مثل حقيبة ظهر صغيرة تحتوي على ألواح شمسية للطاقة ؛ جهاز استشعار ذو أسنان زرقاء للتحكم عن بعد وأجهزة كمبيوتر متخصصة تتصل ببطن الصرصور وترسل صدمات صغيرة لتوجيهها إلى اليسار أو اليمين.

يتصور فوكودا أن هذه الصراصير السايبورغ تساعد في حالات الطوارئ ، مثل الزلزال. وقال إن الناجين قد يكونون تحت الأنقاض ويصعب رؤيتهم بالعين المجردة.

يمكن التحكم في الصراصير عن بعد ، وإطلاقها في الأنقاض باستخدام أجهزة استشعار وثاني أكسيد الكربون وكاميرات على ظهورها ، مما يساعد في العثور على الأشخاص الذين يحتاجون إلى الإنقاذ.

قال فوكودا: “لا يمكن للناس الكبار الدخول تحت الأنقاض”. “الحشرات الصغيرة أو الروبوتات الصغيرة تستطيع ذلك.”

قال فوكودا إنه يمكنه أيضًا تطبيق هذا النهج على الحشرات الأخرى ذات الأصداف الكبيرة ، مثل الخنافس والزيز. ولكن يجب إجراء العديد من التحسينات على تصميم البطارية ومقدار الطاقة التي تستهلكها الأجزاء قبل نشر هذا الحل في الحياة الواقعية ، على حد قوله.

عندما يتعلق الأمر بحشرات سايبورغ ، فليس الجميع متحمس. قال جيف سيبو ، أستاذ أخلاقيات علم الأحياء للحيوان في جامعة نيويورك ، إنه قلق من شعور الحشرات الحية بأن البشر يسيطرون عليها أثناء حملها للتكنولوجيا الثقيلة. قال إنه من غير الواضح ما إذا كانوا يشعرون بالألم أو الضيق بسبب ذلك ، لكن هذا لا يعني أن على البشر تجاهل ذلك.

قال: “نحن لا نتشدق حتى برفاهيتهم أو حقوقهم”. “نحن لا نمر حتى في اقتراح وجود قوانين أو سياسات أو مجالس مراجعة مطبقة حتى نتمكن من محاولة تقليل الأضرار التي نفرضها عليهم بلا هوادة.”

يقوم تشين بصنع روبوتات تحلق من حشرات البرق. هذه آلات آلية بالكامل تحاكي الطريقة التي تتحرك بها الحشرات وتتواصل وتطير.

مستوحى من الطريقة التي تستخدم بها حشرات البرق اللمعان الكهربائي للتوهج والتواصل في الحياة الواقعية ، بنى فريق تشين عضلات اصطناعية ناعمة للطيران تتحكم في أجنحة الروبوت وتنبعث منها الضوء الملون أثناء الطيران.

قال تشين إن هذا يمكن أن يمكّن سربًا من هذه الروبوتات من التواصل مع بعضها البعض ، ويمكن استخدامه لتلقيح المحاصيل في المزارع العمودية أو حتى في الفضاء.

“إذا كنت أرغب في زراعة المحاصيل في الفضاء ، [I want] التلقيح “، قال. “في هذا السيناريو ، سيكون الروبوت الطائر أكثر ملاءمة بكثير من إرسال النحل.”

قال فولر إنه ينظر إلى الحشرات عندما يصنع روبوتات صغيرة لأنه أفضل بكثير من الاعتماد على خياله. قال: “ترى الحشرات تفعل أشياء مجنونة لن تكون قادرًا على فعلها على المستوى البشري”. “نحن ننظر فقط في كيفية قيام الحشرات بذلك.”

يعمل فريق فولر على بناء ذبابة آلية. على غرار صراصير سايبورغ ، يمكن استخدام الذباب في مهام البحث والإنقاذ. يمكن أيضًا إطلاق العنان لها للطيران والبحث عن تسربات كيميائية في الهواء أو شقوق في البنية التحتية للأنابيب.

قال: “تفتح حقيبة وتطير هذه الذباب الآلي الصغير حولها”. “بعد ذلك ، بمجرد أن تعرف مكان التسرب ، يمكنك تصحيحه.”

قال فولر إنه يقر بأن هناك طريق طويل لنقطعه قبل أن تتمكن الروبوتات الخاصة به من القيام بذلك. سيكون من الصعب تصغير جميع أجهزة الاستشعار وحزم الطاقة والأجزاء اللازمة للروبوتات لنقل البيانات وإرسالها مرة أخرى إلى الفرق. يعد صنع بطاريات صغيرة بما يكفي لكنها قوية بما يكفي لإصدار الطاقة اللازمة للوظائف الروبوتية تحديًا شاقًا. تحتاج الروبوتات المثبِّتة التي يمكنها أن ترفرف بجناحيها وتطير ولكنها تحمل أيضًا أجهزة استشعار إلى مزيد من أبحاث التصميم.

رغم الصعوباتو وقال إن العلماء يعملون أيضًا على أخذ أجزاء من حشرة حية ، مثل هوائيات العثة ، وربطها بإنسان آلي يمكنه في يوم من الأيام قراءة البيانات منه. وقال إن هذه الطريقة الهجينة يمكن أن تكون مكانًا رائعًا للباحثين في الروبوتات الحشرية.

وأضاف فولر: “أعتقد أن هذا هو الطريق الذي يجب أن نسير فيه”. “خذ أجزاء من علم الأحياء الذي يعمل بشكل جيد بالفعل وقم بالباقي آليًا.”