دراسات

علماء يصممون روبوتًا ذو قدمين مدعومًا بأنسجة عضلية

بالمقارنة مع الروبوتات، فإن الأجسام البشرية مرنة وقادرة على القيام بحركات دقيقة، ويمكنها تحويل الطاقة بكفاءة إلى حركة. مستوحاة من مشية الإنسان، قام باحثون من اليابان بصناعة روبوت هجين حيوي ذو قدمين من خلال الجمع بين الأنسجة العضلية والمواد الاصطناعية. وهي تسمح للروبوت بالمشي والدوران.

يقول المؤلف المقابل شوجي تاكيوتشي من جامعة طوكيو باليابان: “إن الأبحاث حول الروبوتات الحيوية الهجينة، والتي هي مزيج من علم الأحياء والميكانيكا، تجتذب الاهتمام مؤخرًا باعتبارها مجالًا جديدًا للروبوتات التي تتميز بوظيفة بيولوجية”. “إن استخدام العضلات كمحركات يتيح لنا بناء روبوت صغير الحجم وتحقيق حركات فعالة وصامتة بلمسة ناعمة.”

يعتمد الروبوت ذو القدمين الذي ابتكره فريق البحث، وهو تصميم مبتكر ذو قدمين، على إرث الروبوتات الحيوية الهجينة التي تستفيد من العضلات. لقد دفعت الأنسجة العضلية الروبوتات الحيوية إلى الزحف والسباحة بشكل مستقيم للأمام والقيام بالانعطاف- ولكن ليس بشكل حاد. ومع ذلك، فإن القدرة على الدوران والقيام بدورات حادة تعد ميزة أساسية للروبوتات لتجنب العوائق.

ولبناء روبوت أكثر رشاقة يتمتع بحركات دقيقة، صمم الباحثون روبوتًا هجينًا حيويًا يحاكي مشية الإنسان ويعمل في الماء. يحتوي الروبوت على عوامة من الفوم وأرجل مثقلة لمساعدته على الوقوف بشكل مستقيم تحت الماء. يتكون الهيكل العظمي للروبوت بشكل أساسي من مطاط السيليكون الذي يمكن أن ينحني وينثني ليتوافق مع حركات العضلات. ثم قام الباحثون بربط شرائح من أنسجة العضلات الهيكلية المزروعة في المختبر بمطاط السيليكون وكل ساق.

عندما قام الباحثون بصعق الأنسجة العضلية بالكهرباء، انقبضت العضلة، مما أدى إلى رفع الساق للأعلى. ثم هبط كعب الساق إلى الأمام عندما تبددت الكهرباء. ومن خلال تبديل التحفيز الكهربائي بين الساق اليسرى واليمنى كل 5 ثوانٍ، نجح الروبوت الحيوي في “المشي” بسرعة 5.4 ملم/دقيقة (0.002 ميل في الساعة). للالتفاف، قام الباحثون بضرب الساق اليمنى مرارًا وتكرارًا كل 5 ثوانٍ بينما كانت الساق اليسرى بمثابة مرساة. قام الروبوت بالدوران إلى اليسار بمقدار 90 درجة خلال 62 ثانية. وأظهرت النتائج أن الروبوت ذو القدمين الذي يحركه العضلات يمكنه المشي والتوقف والقيام بحركات دوران دقيقة.

يقول تاكيوتشي: “في الوقت الحالي، نقوم بتحريك زوج من الأقطاب الكهربائية يدويًا لتطبيق مجال كهربائي بشكل فردي على الساقين، الأمر الذي يستغرق وقتًا طويلاً”. “في المستقبل، من خلال دمج الأقطاب الكهربائية في الروبوت، نتوقع زيادة السرعة بشكل أكثر كفاءة.”

ويخطط الفريق أيضًا لإعطاء المفاصل والأنسجة العضلية السميكة للروبوت ذو القدمين لتمكين حركات أكثر تطورًا وقوة. ولكن قبل ترقية الروبوت بمزيد من المكونات البيولوجية، يقول تاكيوتشي إنه سيتعين على الفريق دمج نظام إمداد المغذيات للحفاظ على الأنسجة الحية وهياكل الأجهزة التي تسمح للروبوت بالعمل في الهواء.

وأضاف تاكيوتشي: “لقد انطلق الهتاف خلال اجتماعنا المعتاد في المختبر عندما رأينا الروبوت يسير بنجاح في الفيديو”. “على الرغم من أنها قد تبدو وكأنها خطوات صغيرة، إلا أنها في الواقع قفزات عملاقة إلى الأمام بالنسبة للروبوتات الحيوية الهجينة.”

المصدر
sciencedaily

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى