تطوير ذراع روبوتية مرنة تحاكي خرطوم الفيل!

[إسحق القس افرام]

طوّر باحثون ذراعاً روبوتية مرنة تُحاكي خرطوم الفيل، قادرة على الالتواء مع الحفاظ على مرونتها في اتجاهات أخرى، وتستطيع هذه الذراع القيام بأنشطة مثل إغلاق الصمامات وتركيب المصابيح، وذلك بفضل استخدام أجزاء قابلة للانحناء تصبح صلبة عند لفها.
وقال فريق جامعة نورث إيسترن، أن هذا الاختراع قد يُوفر بدائل أكثر أماناً ومرونة للروبوتات الصلبة التقليدية في البيئات الصناعية، مما يُقلل من احتمالية وقوع الحوادث ويُحسّن الأداء في الظروف الصعبة.
وقال جيفري ليبتون، الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية والصناعية بجامعة نورث إيسترن، في بيان: إنها مرنة وقابلة للتمدد ومطواعة كخرطوم الفيل أو مجس الأخطبوط، ويمكنها أيضاً تطبيق عزم الدوران مثل الروبوت الصناعي التقليدي.
مثالية
ذلك وتتوفر الروبوتات بنوعين رئيسيين: الروبوتات اللينة والروبوتات الصلبة، وتُستخدم الروبوتات الصلبة بكثرة في البيئات الصناعية، وتُنجز مهام دقيقة بسرعة، لكنها تُشكل مخاطر سلامة جسيمة، إذ تُوضع هذه الأجهزة عادةً في أقفاص، لحماية العمال، نظراً لاحتمالية تعرضهم لإصابات بالغة نتيجة حركتها السريعة.
وتكمن قوتها في قدرتها على توليد عزم الدوران، مما يجعلها مثالية للمهام التي تتطلب قوة دوران هائلة.
وعلى النقيض من ذلك، تستلهم الروبوتات اللينة تصميمها من الأشكال العضوية، مثل مخالب الأخطبوط وخراطيم الفيل، وتتميز هذه الروبوتات بالقدرة على الحركة والتكيف والتفاعل الآمن مع الناس وفي المواقف الصعبة، وعلى عكس الروبوتات الصلبة، قد تُسبب الذراع الروبوتية اللينة، عن غير قصد، ضرراً أقل من الذراع الصلبة، مما يُقلل من احتمالية الإصابة الخطيرة.
ويستخدم الروبوت الهجين مادة جديدة، مثل مفاصل السرعة الثابتة في محاور السيارات.
ويُقدم كلا النوعين من الروبوتات مزايا في المهام الدقيقة، مثل تغيير مصباح كهربائي، وعلى الرغم من أن الروبوت الصلب قادر على تثبيت المصباح بعزم الدوران المطلوب، إلا أنه لا يتمتع بالمرونة الكافية للمناورة في الأماكن الضيقة.
وعلى الرغم من أنها ليست بنفس القوة، إلا أن الروبوتات اللينة قادرة على التكيف مع بيئتها والتعامل مع الأشياء الحساسة دون التعرض للأذى.
ودرس الفريق كيف يمكن أن يؤدي دمج مزايا كلا النظامين إلى حلول روبوتية أكثر أماناً وقابلية للتكيف لمجموعة من القطاعات.
وحدات مطورة
وطور الباحثون وحدات ميكانيكية تُسمى وصلات عالمية صلبة التوائية (TRUNCs) وتتميز هذه الوحدات بالقدرة على الانحناء والتمدد مع التصلب عند الالتواء، مما يسمح لها بنقل القوة بكفاءة.
وبهذا تم بناء ذراع روبوتية مرنة وتدريب شبكة عصبية على تفسير حركات مفاصلها.
وتمكنت ذراع TRUNC من إنجاز عدد من المهام، مثل إغلاق صمام متسرب بسلاسة، وإدخال مصباح كهربائي وتثبيته في المقبس بعناية، وتثبيت مسامير اللوحة الأم بإحكام أثناء مساعدة شخص ما.
ويوضح هذا التصميم كيفية استخدام الروبوتات المرنة في التطبيقات التي تتطلب عزم دوران ومرونة.
ويعتقد الفريق أن الأذرع القائمة على TRUNC يمكن أن توفر بدائل مفيدة وأكثر أماناً للروبوتات الصلبة التقليدية في السياقات التجارية والصناعية، نظراً لقدرتها على تنفيذ المهام بأمان.