روبوت مستوحى من صغار السلاحف يسبح تحت الرمال

روبوت مستوحى من صغار السلاحف يسبح تحت الرمال

إنه الروبوت الوحيد القادر على السفر في الرمال على عمق 5 بوصات. كما يمكنه السفر بسرعة 1.2 ملم في الثانية – تقريبًا 4 أمتار، أو 13 قدمًا، في الساعة. قد يبدو هذا بطيئًا ولكنه مقارنةً بالكائنات الحية تحت الأرض مثل الديدان والمحار، إنه سريع بدرجة كافية. يحمل الروبوت أجهزة استشعار في نهاية قدميه تسمح له بالكشف عن العوائق أثناء التحرك. ويمكنه العمل بدون توصيل ويمكن التحكم به عن طريق الواي فاي.

الروبوتات التي يمكنها التحرك عبر الرمال تواجه تحديات كبيرة مثل التعامل مع قوى أكبر من تلك التي تتحرك في الهواء أو الماء. كما أنها تتلف بسهولة أكبر. ومع ذلك، فإن الفوائد المحتملة لحل مشكلة التحرك في الرمال تشمل فحص مستودعات الحبوب، وقياسات التلوث في التربة، وحفر قاع البحار، واستكشاف الفضاء الخارجي، والبحث والإنقاذ.

هذا الروبوت هو نتيجة عدة تجارب أجريتها فريق من متخصصي الروبوتات في جامعة كاليفورنيا سان دييغو لفهم الرمال بشكل أفضل وكيف يمكن للروبوتات السفر عبرها. الرمال تشكل تحديًا خاصًا بسبب الاحتكاك بين حبيبات الرمل الذي يؤدي إلى وجود قوى كبيرة، وصعوبة الكشف عن العوائق، وحقيقة أنها تتحول بين التصرف كسائل وصلب اعتمادًا على السياق.

اعتقد الفريق أن مراقبة حركة الحيوانات ستكون مفتاحًا لتطوير روبوت يمكنه السباحة في الرمال. بعد دراسة الديدان، وجدوا أن سلاحف البحر الصغيرة لها زعانف أمامية مكبرة تسمح لها بالطفو بعد الفقس. يمكن أن تولد الزعانف المشابهة للسلاحف قوى دفع كبيرة، وتسمح للروبوت بالتوجيه، ولها القدرة على اكتشاف العوائق.

ما زال العلماء لا يفهمون تمامًا كيف يمكن أن تتحرك الروبوتات ذات الزعانف داخل الرمال، ولكن قام فريق البحث في جامعة كاليفورنيا سان دييغو بمحاكاة واختبارات شاملة، ووصلوا أخيرًا إلى تصميم جسم مدبب وأنف على شكل مجرفة.

“كان علينا بناء روبوت قوي وذو تصميم أنيق”شيفام تشوبرا الكاتب الرئيسي للورقة التي تصف الروبوت في مجلة Advanced Intelligent Systems وطالب دكتوراه في مجموعة البحث التابعة للأستاذ نيك غرافيش في كلية الهندسة بجامعة كاليفورنيا سان دييغو.

الروبوت يكتشف العوائق من خلال رصد التغيرات في العزم الناتج عن حركة زعانفه. يمكنه اكتشاف العوائق فوق جسده، ولكن ليس أسفله أو أمامه مباشرة.

للحفاظ على الروبوت على عمق مستوٍ في الرمال، صمم الباحثون سطحين شبيهين بالأغشية، يسمونهما “تيرافويل”، على جانبي أنف الروبوت. وهذا يسمح لهم بالتحكم في الرفع، حيث كان الروبوت يميل للحفاظ على أنفه موجهًا نحو السطح.

قام الباحثون باختبار الروبوت في خزان طوله 5 أقدام في المختبر، وأيضًا في “لا جولا شورز”، شاطئ قريب من حرم جامعة كاليفورنيا سان دييغو. ووجدوا أن الروبوت يبطئ في الرمال الرطبة التي توفر مقاومة أكبر.

خطوات المستقبل تشمل زيادة سرعة الروبوت، والسماح له بالحفر فعليًا داخل الرمال.

تم تمويل العمل جزئيًا من قبل مكتب البحوث البحرية وتم تقديمه في العدد المؤرخ 12 مايو 2023 من مجلة Advanced Intelligent Systems.

للمزيد تابعونا على الفيسبوك