المهندسون يخترعون روبوتات بشرية ذات عضلات صناعية

تعدّ الروبوتات البشرية خطوة ممكنة، بعد أن طور المهندسون عضلات صناعية يمكن أن ترفع ألف مرة حجم وزنها. ولا تحتاج العضلات الناعمة الصناعية المطبوعة بالطباعة ثلاثية الأبعاد، إلى ضاغط خارجي أو معدات عالية الجهد كما تفعل النماذج السابقة. ويمكن للعضلات الاصطناعية أن تدفع، وتسحب، وتثني، وكذلك ترفع الأوزان.

وقال فريق من المهندسين في جامعة كولومبيا، "حتى الآن لا توجد أي مادة قادرة على العمل بفاعلية كعضلة ناعمة. ويرجع ذلك إلى عدم القدرة على إظهار الخصائص المطلوبة من الضغط والجهد العالي". وأوضح رئيس الفريق البروفسور هود ليبسون، "أن الروبوتات المادية اللينة، المستوحاة من الكائنات الحية، تحمل وعدا كبيرا للمجالات التي تحتاج فيها الروبوتات إلى الاتصال والتفاعل مع البشر، مثل التصنيع والرعاية الصحية. وعلى عكس الروبوتات الصلبة، يمكن للروبوتات الناعمة محاكاة وتقليد الحركة الطبيعية، مثل التشبث والمعالجة، لتوفير أنواع طبية وغيرها من المساعدة، وأداء المهام الحساسة، أو التقاط الأشياء الناعمة".

وأضاف البروفيسور ليبسون "لقد تم اتخاذ خطوات كبيرة نحو صنع عقول للروبوت، ولكن أجسام الروبوت لا تزال بدائية.  لقد تغلبنا على واحدة من الحواجز النهائية لجعل الروبوتات نابضة بالحياة". ومن أجل صنع وابتكار محرك ذو ضغط وجهد عالي مقترن بكثافة منخفضة، استخدم المؤلف الرئيسي في الدراسة أسلان ميريف مصفوفة مطاطية من السيلكون مع الإيثانول موزعة في فقاعات صغيرة. جمع هذا الحل خصائص المرونة وصفات تغيير حجم النهائي من أنظمة المواد الأخرى، في حين يكون أيضًا من السهل تصنيعها، وتكون منخفضة التكلفة، ومصنوعة من مواد آمنة بيئيا.

وبعد أن تم طباعتها بشكل ثلاثي الأبعاد في الشكل المطلوب، تم دفع العضلات الصناعية كهربائيا باستخدام سلك مقاوم رقيق و طاقة منخفضة بقوة ثمانية فولت. وقد تم اختباره في مجموعة من التطبيقات الروبوتية حيث أظهرت قدرة كبيرة على التمدد والانكماش. وكانت قدرتها على التمدد تصل إلى 900 في المائة عندما تسخن كهربائيا إلى 80 درجة مئوية (176 درجة فهرنهايت)، وبالتحكم عن طريق الكمبيوتر، كانت الوحدة المستقلة قادرة على أداء مهام الحركة في أي تصميم تقريبا.

وتابع الدكتور ميرييف، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر الآلات الإبداعية، "يمكن أن تكون موادنا الوظيفية الناعمة بمثابة عضلة ناعمة قوية، مما قد يحدث ثورة في الطريقة التي يتم بها تصميم حلول روبوتية ناعمة اليوم. يمكنها أن تدفع، وتسحب، وتثني، وترفع الأوزان. إنها المواد الاصطناعية الأقرب لدينا لمعادلة العضلات الطبيعية".

ويخطط فريق البحث مواصلة البناء على تطوير ودمج المواد الموصلة لتحل محل الأسلاك المدمجة. وينبغي أن يؤدي هذا إلى تسريع وقت استجابة العضلات وزيادة عمرها الافتراضي. وقال الدكتور ميريف إنه على المدى الطويل، وستنطوي كذلك على الذكاء الصناعي لتعلم السيطرة على العضلات، من أجل تقليد الحركة الطبيعية. ولقد نشرت النتائج الكاملة للدراسة في مجلة .Nature Communications.