روبوت مطبوع بتقنية ثلاثية الأبعاد بدون إلكترونيات يستخدم الهواء المضغوط للمشي

طور باحثون في مختبر الروبوتات المستوحاة من الطبيعة بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو روبوت مطبوع بتقنية ثلاثية الأبعاد يمكنه المشي مباشرة بعد خروجه من الطابعة، دون الحاجة إلى أي مكونات إلكترونية، استُلهم هذا الابتكار من الأنظمة البيولوجية، حيث يمكن أن يحدث الحركة دون الحاجة إلى عمليات حسابية معقدة.

ماذا عن الدوائر الكهربائية ومصادر الطاقة؟

يعتمد هذا الروبوت المبتكر على نظام ذكي من الهياكل المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد التي تعمل بالغاز المضغوط. يتكون جسمه من حجرات مترابطة وصمامات تعمل معًا بسلاسة، مما يشبه “دماغًا” ميكانيكيًا بسيطًا. عند ضخ الغاز المضغوط—مثل الهواء أو ثاني أكسيد الكربون—في النظام، يتدفق عبر هذه الحجرات وفقًا لتسلسل زمني دقيق، مما يؤدي إلى انثناء أرجله وحركتها بطريقة تحاكي المشي.

أحد التفاصيل الغريبة هو أن الروبوت متصل حاليًا بمصدر غاز (مثل أسطوانة ثاني أكسيد الكربون أو مضخة هواء)، مما يحد من نطاق حركته. يعمل الباحثون على دمج خزان غاز صغير داخله لجعله مستقلاً تمامًا. تخيل خزانًا صغيرًا مثبتًا على ظهره—سيبدو وكأنه روبوت يحمل حقيبة ظهر!

يتميز الروبوت بخفة وزنه، وتكلفة إنتاجه تبلغ حوالي 20 دولارًا فقط، ويمكنه العمل في بيئات قد تفشل فيها الإلكترونيات—مثل البيئات تحت الماء، أو في درجات الحرارة العالية، أو في المناطق ذات الإشعاع المرتفع. قد يجعله ذلك مثاليًا لاستكشاف الفضاء، والاستجابة للكوارث، أو حتى الاستخدامات الطبية التي تتطلب المتانة والبساطة.

إعلان:

تبحث عن موقع للإعلانات المبوبة إليك موقع بيع وشراء Biochra.com

قال مايكل تولي، أستاذ الهندسة الميكانيكية والفضائية في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو:

“هذا نهج مختلف تمامًا في تصميم الآلات. هذه الروبوتات لا يتم تصنيعها باستخدام أي من المكونات الصلبة التقليدية التي يستخدمها الباحثون عادةً.”

صار رائجٌ استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد لصنع الإبتكارات و الروبوتات مؤخراً

شهدت السنوات الأخيرة طفرة في استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد لتصنيع الروبوتات، حيث باتت هذه التقنية أداة أساسية في تطوير ابتكارات جديدة بفضل قدرتها على إنتاج هياكل معقدة بسرعة وبتكلفة منخفضة. الباحثون في مجالات الهندسة والروبوتات يستفيدون من الطباعة ثلاثية الأبعاد لتصميم روبوتات تتميز بخفة الوزن، والكفاءة، وإمكانية تخصيصها بسهولة وفقاً للاحتياجات المختلفة، من التطبيقات الصناعية إلى المهمات العلمية والاستكشافات الفضائية.

أحد أبرز الإنجازات في هذا المجال هو تصنيع روبوتات لا تعتمد على المكونات التقليدية، مثل الإلكترونيات أو المحركات المعقدة، بل تستمد حركتها من أنظمة ميكانيكية ذكية تُطبع بالكامل باستخدام تقنية ثلاثية الأبعاد. هذه الروبوتات قادرة على العمل في البيئات القاسية، مثل أعماق البحار أو الفضاء الخارجي، حيث يمكن أن تتعرض الأجهزة الإلكترونية التقليدية للفشل. بالإضافة إلى ذلك، تسهم الطباعة ثلاثية الأبعاد في تسريع عملية البحث والتطوير، حيث يمكن للمهندسين اختبار تصميمات جديدة وتنقيحها بسرعة دون الحاجة إلى عمليات تصنيع مكلفة أو معقدة.

مع استمرار تطور هذه التقنية، أصبح من الممكن إنتاج روبوتات أكثر تعقيداً وفعالية، بدءاً من الأطراف الاصطناعية الذكية وصولاً إلى الروبوتات التي تساعد في عمليات الإنقاذ والاستجابة للكوارث. شركات التكنولوجيا والمختبرات البحثية حول العالم تتسابق لتوظيف إمكانيات الطباعة ثلاثية الأبعاد في تطوير روبوتات متقدمة يمكنها أداء مهام دقيقة بمرونة غير مسبوقة. وبينما تزداد التطبيقات المحتملة لهذه التقنية، يبدو أن المستقبل يحمل المزيد من الابتكارات التي قد تعيد تشكيل مفهوم الروبوتات التقليدية تماماً.

مستقبل الإستغناء عن الأجزاء الإلكترونية في صناعة الروبوتات

في عالم يشهد تطورًا متسارعًا في مجال الروبوتات، يبرز توجه جديد قد يغير طريقة تصميم وصناعة هذه الآلات الذكية، وهو الاستغناء عن الأجزاء الإلكترونية التقليدية. تعتمد الأبحاث الحديثة على تطوير أنظمة ميكانيكية بحتة تحاكي الحركة الطبيعية للكائنات الحية، مما يفتح آفاقًا جديدة في تصميم الروبوتات التي لا تحتاج إلى دوائر كهربائية أو مصادر طاقة معقدة. هذه التقنية لا تقتصر فقط على تقليل التكلفة، بل تمتد فوائدها إلى تحسين قدرة الروبوتات على العمل في البيئات القاسية حيث يمكن للإلكترونيات أن تفشل.

في المختبرات المتقدمة، يجري الباحثون تجارب على روبوتات تعتمد على أنظمة هيدروليكية وميكانيكية تستخدم الهواء أو السوائل المضغوطة بدلاً من المحركات الكهربائية، مما يجعلها أكثر متانة وأقل عرضة للأعطال. يمكن لهذه التقنية أن تحدث ثورة في مجالات مثل الاستكشاف الفضائي والعمليات الجراحية، حيث يمكن للروبوتات أن تؤدي وظائفها دون الحاجة إلى دوائر إلكترونية معقدة قد تتعطل في ظل ظروف التشغيل الصعبة. كما أن هذه الروبوتات يمكن أن تلعب دورًا أساسيًا في الاستجابة للكوارث، حيث تتيح مرونتها العمل في بيئات مدمرة مليئة بالغبار والمياه والإشعاعات التي قد تعيق عمل الأنظمة الإلكترونية التقليدية.

رغم أن هذا النهج لا يزال في مراحله الأولى، إلا أن المستقبل يبدو واعدًا. فمع تقدم تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد وابتكار مواد ذكية تستجيب للعوامل الخارجية مثل الضغط والحرارة، قد نشهد قريبًا جيلاً جديدًا من الروبوتات التي تعتمد على ميكانيكا خالصة دون الحاجة إلى الشرائح الإلكترونية. وإذا نجحت هذه التقنية في إثبات كفاءتها على نطاق واسع، فقد يكون العالم على أعتاب ثورة صناعية جديدة تعيد تعريف مفهوم الذكاء الاصطناعي بطريقة أكثر استدامة وأقل استهلاكًا للطاقة.

مجهودات جامعة كاليفورنيا بالبحث العلمي في مجال ابتكار واختراع الروبوتات

تعد جامعة كاليفورنيا في سان دييغو واحدة من أبرز المؤسسات البحثية في العالم في مجال الروبوتات، حيث يقود باحثوها جهودًا متقدمة في تصميم وتطوير أنظمة روبوتية مبتكرة تستفيد من أحدث التقنيات في الهندسة الميكانيكية والذكاء الاصطناعي والمواد المتقدمة. من خلال مختبراتها المتطورة مثل مختبر الروبوتات المستوحاة من الطبيعة ومختبرات الهندسة الميكانيكية والفضائية، تعمل الجامعة على تطوير روبوتات قادرة على محاكاة الأنظمة البيولوجية واستخدام حلول هندسية غير تقليدية لتوسيع إمكانيات هذه الآلات الذكية.

إحدى أبرز المساهمات البحثية للجامعة هي تطوير روبوتات قادرة على العمل بدون مكونات إلكترونية، مثل الروبوتات التي تعتمد على الهواء المضغوط بدلاً من المحركات الكهربائية. هذا النهج الجديد يسمح بابتكار روبوتات خفيفة الوزن، منخفضة التكلفة، وقادرة على العمل في بيئات صعبة مثل الفضاء، أعماق البحار، أو حتى المناطق التي تتعرض لمستويات عالية من الإشعاع، حيث قد تفشل الأنظمة الإلكترونية التقليدية. كما تجري الجامعة تجارب متقدمة في مجال الروبوتات اللينة، التي تُصنع من مواد مرنة تحاكي حركة الكائنات الحية، مما يفتح آفاقًا جديدة في التطبيقات الطبية مثل الجراحة الروبوتية والأطراف الصناعية الذكية.

علاوة على ذلك، تعمل فرق البحث في الجامعة على تطوير روبوتات يمكنها التنقل في البيئات المعقدة باستخدام الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي، مثل الروبوتات ذاتية القيادة التي يمكنها التنقل في الأماكن الحضرية بكفاءة عالية. كما تشارك الجامعة في مشروعات بحثية مشتركة مع وكالات الفضاء، مثل ناسا، لتصميم روبوتات قادرة على استكشاف سطح الكواكب الصخرية بأقل استهلاك للطاقة وأعلى مستوى من الاستقلالية التشغيلية.

بفضل هذه الإنجازات، تواصل جامعة كاليفورنيا في سان دييغو تعزيز مكانتها كمركز عالمي للابتكار في مجال الروبوتات، حيث تسهم أبحاثها في دفع عجلة التطور التكنولوجي وفتح مجالات جديدة لاستخدام الروبوتات في مختلف القطاعات، من الطب والصناعة إلى الاستكشاف العلمي والفضائي.