لا تزال تكنولوجيا الجلود الصناعية تبهرنا بأحدث تطبيقاتها في إعادة الإدراك الحسي للأشخاص الذين يستخدمون الأطراف الصناعية وكذلك إضفاء ميزة الإحساس للروبوتات.
وفي خضم هذه التطورات تم اكتشاف مواد جديدة تمنح الجلد الصناعي القدرة على التمدد والانحناء وعلى الإحساس أيضاً.
وهذا بالضبط ما أكدته مجلة علوم الروبوت.
وفي ضوء ذلك، يعرض لنا هذا التقرير التطورات حول الجلد الصناعي والتحديات التي يعمل مهندسو الأعصاب للتغلب عليها.
ما الهدف من تطوير الجلد الاصطناعي ؟
يعمل مهندسو الأعصاب على تطوير الجلد الاصطناعيّ لتحسين التفاعل بين الانسان والألة
بطريقة من شأنها إعادة الشعور باللمس والألم والضغط وغيرها من الأحاسيس الأخرى للأشخاص الذين فقدوا أحد أطرافهم بسبب البتر ويستخدمون نتيجة لذلك الأطراف الصناعية.
ما هي الآلية المستخدمة احساس الجلد الصناعي ؟
يتم بناء حساسات خاصة من أجل الحصول على معلومات حول ما يتم لمسه بواسطة الجلد الصناعي
ولكن إرسال هذه المعلومات إلى الإنسان تكون بطرق معقدة.
ما هي التّحديات الرّئيسيّة التي يواجهها مهندسو الأعصاب في إنشاء الجلد الاصطناعي ؟
يتمثل التحدي الرئيسي في القدرة على إنشاء أجهزة استشعار قادرة على قياس واكتشاف ما يحدث في البيئة المحيطة من خلال اللّمس.
حيث أنه من الصعب إنشاء مستشعر قادر على التقاط جميع المعلومات التي يمكن لجلد الإنسان التقاطها كدرجة الحرارة والضغط والاهتزاز
فهو لا يمتلك ذلك العدد الكبير من المستقبلات الموجودة في الجلد الطبيعي.
كما ويكمن هذا التحدي في كيفيّة جعل هذه المستشعرات رقيقة ومتوافقة مع الرّوبوت أثناء حركته.
وكيف يتم التقاط هذه المعلومات وارسالها إما إلى الرّوبوت أو إلى الإنسان لمعرفة واستشعار ما يحدث في البيئة المحيطة.
ما التّقدم الذي أحرزه الباحثون فيما يخص الجلد الاصطناعي مؤخراً ؟
ما زالوا غير قادرين على تكرار ما يفعله جلد الإنسان، ولكن كانت هناك بعض التّطورات الهندسيّة الرّائعة حقًا والّتي تمنح الرّوبوتات القدرة على الشعور بالأشياء وإدراكها.
ومن منظور إعادة التأهيل، يفكّر مهندسو الأعصاب في كيفيّة استعادة وظائف الجلد الطبيعي ومحاكاة ما يفعله حتّى نشعر بما يحدث من حولنا.
والتحدي الحقيقي في حال لم يتمكنوا من إعادة إنشائه بالضّبط، سيتجلّى بوجود أشياء أخرى يمكنهم القيام بها لجعل هذه المستشعرات أفضل أو أكثر فاعليّة
واستخراج المزيد من المعلومات لتتفاعل معها الرّوبوتات أكثر مما يفعله الجلد الطبيعي مع الأنسان.
نُشرت مجلة Matter دراسة بين جلد الإنسان وجلد الرّوبوتات وكانت الآراء حول هذه الدراسة مثيرة لأنها سلطت الضوء على جلد اصطناعي لروبوت صنع باستخدام خلايا حيّة، وهو أمر فريد جداً.
يتمثل أحد التّحديات مع الأنظمة الرّوبوتيّة الّتي تحتوي على أجهزة استشعار في أنه عندما تتلف هذه المستشعرات أو تقطع أو شيء من هذا القبيل
فليس لديها طريقة لعلاج نفسها، لذا لكن ما ابتكره المهندسون فريداً في استخدام الجلد الحيّ لبناء ركيزة للجدل الروبوتي.
يقوم الجلد المُبتكر بساعد الرّوبوت وحمايتها من العوامل البيئيّة الخارجية.
وبالتالي امتلاك الروبوتات لجلد اصطناعي مصنوع من الخلايا الحيّة، قادر على الشّفاء بمفرده أو بمساعدة الخلايا الحيّة
يُعتبر تطور هندسي فائق لأنه سيمكن الروبوتات من التّعافي من أي الضّرر من تلقاء نفسها.
كيف تجنب المهندسون مشاكل التّآكل عند مزج الأنسجة الحيّة والعناصر الإلكترونيّة مع بعضها البعض ؟
لا يزال مهندسو الأعصاب غير متأكدين من حلهم لهذه المشاكل لكنهم متفائلين وخاصة بعد تمكنهم من دمج العناصر الإلكترونيّة مع الأنسجة الحية
واستخدامها للاستشعار مما سيساعد في إعادة الإحساس لمستخدمي الاطراف الصناعية أو للروبوتات.
من المتوقع أن تتوجه الأنظار مستقبلاً في تضمين المستشعرات الإلكترونية داخل الجلد للروبوتات
بحيث أنه لن يكون يتمتّع فقط بالقدرة على الحماية والتّوافق بشكل جيد معها، ولكن سيمكنها من تقديم بعض المعلومات حول ما تكتشفه أو ما تشعر به.
هل سيكون هذا النّوع من الأنظمة الهجين هو مستقبل الجلد الاصطناعي ؟
من الصّعب التنبؤ بما سيبدو عليه المستقبل أو إذا قد كان نظام أو تقنية معينة أفضل من غيرها
ولكن حالياً يوجد الكثير من التقنيات الجديدة التي تحدث تغييرات جوهرية في الجلود الاصطناعيّة لجعلها أفضل وأكثر ذكاءً وأكثر فاعليّة.
ولا يقتصر الأمر على الجلد الصناعيّ فحسب بل في توظيف قدراته لصنع روبوتات أكثر ذكاءً.
أفادت ورقة بحثيّة تم نشرها في مجلة Science Robotics إلى طريقة جديدة ابتكرها المهندسون للاستشعار تستخدم أقطاباً كهربائيّة وميكروفونات لقياس الاهتزازات والمحفزات الأخرى في الجلود الصناعية.
هل ما ابتكره المهندسون مشابه لطر ق عمل الأنظمة الحسيّة في جلد الإنسان ؟
إن التّطورات الجديدة التي ابتكرها المهندسون مستوحاة بشكل كبير من طّريقة عمل مستقبلات الجلد الطبيعي عند البشر
على سبيل المثال، يوجد مستقبلات أكثر حساسيّة للضّغط ومستقبلات أكثر حساسيّة للاهتزازات.
والأمر المثير في ذلك هو القدرة على استلهام بعض هذه الآليات البيولوجيّة ووضعها في هذه الجلود الاصطناعيّة.
على سبيل المثال، القدرة على اكتشاف الاهتزاز من خلال استخدام ميكروفونات بطريقة تحاكي تماماً ما تفعله بعض المستقبلات في الجلد الطبيعي.
وفي الختام كيف سيبدو مستقبل الجلد الاصطناعي ؟
إنّ المهندسين لن يكونوا قادرين على تكرار جميع الأحاسيس والوظائف الّتي نراها في جلد الإنسان بشكل كامل حالياً
لكن سيكونون قادرين على إنشاء نماذج فريدة جداً في المستقبل ومن المحتمل أن تكون قادرة على تجاوز جلد الإنسان
على سبيل المثال قد يدمجون أساليب استشعار جديدة في الجلد الصناعي تمنحه القدرة على اكتشاف المواد الكيميائيّة في الهواء.
ممّا سيمنح الرّوبوتات و الأطراف الصناعية معلومات أكثر عن البيئة المحيطة بهم.
المصدر: اضغط هنا
- إعداد: المهندسة بانه سعد
- تدقيق: المهندسة سهى عبدو
- تحرير: المهندس بشار الحجي