قام فريق من المهندسون في جامعة ماريلاند في الولايات المتحدة الأمريكية من طباعة يد آلية ثلاثية الأبعاد مرنة قادرة على لعب لعبة سوبر ماريو  والفوز بالمستوى الأول منها في غضون 90 ثانية فقط!

وتم تسليط الضوء على هذا الإنجاز الذي يعد ابتكاراً واعداً في مجال الروبوتات اللينة على الغلاف الأمامي من العدد الأخير لمجلة Science Advances

حيث يرّكز على ابتكار أنواع جديدة من الروبوتات المرنة والقابلة للنفخ التي تعمل بالطاقة باستخدام الماء أو الهواء بدلاً من الكهرباء، ممّا يجعلها أكثر أماناً

كما أن قدرتها على التكيف جعلها محط اهتمام في العديد من التطبيقات مثل الأطراف الصناعيّة والأجهزة الطبيّة الحَيوية.

ما هي السوائل المستخدمة في الروبوتات وكيف يتم التحكم فيها ؟

يعد التحكم في السوائل التي تجعل الروبوتات اللينة تنحني وتتحرك أمراً صعباً للغاية حتى الآن.

لكن تُعد القدرة على الطباعة ثلاثية الأبعاد للروبوتات اللينة المجمعة بالكامل مع دارات التحكم في الضغط والتدفق المتكاملة في خطوة واحدة

أهم ما يميز هذا الإنجاز الذي حققه فريق المهندسون، وتم قيادة الأستاذ المساعد بجامعة ميريلاند في الهندسة الميكانيكية رايان ديسوكول

ويوضح المؤلف المُشارك جوشوا هوبارد، الذي أجرى البحث خلال فترة عمله كباحث جامعي في مختبر التصنيع المتقدم BAM :

“من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد لليد الروبوتية الناعمة باستخدام الترانزستورات السائلة المتكاملة، فإنه يمكن أن لعب لعبة Nintendo بضغطة واحدة فقط”.

وكدليل على ذلك، صمم الفريق دارة تحكم بالضغط والتدفق متكاملة تَسمح لليد الروبوتية بالعمل استجابةً لقوة ضغط وتحكم واحدة.

على سبيل المثال، يسبب الضغط المنخفض على وحدة تحكم بجعل ماريو يمشي، بينما الضغط العالي يجعله يقفز

وكل ذلك تم بالاستعانة ببرنامج محدد قام بالتبديل بشكل مستقل بين الضغط المنخفض والمتوسط والعالي.

وقد تمكنت اليد الروبوتية من الضغط على الأزرار الموجودة على وحدة التحكم لإكمال المستوى الأول من لعبة Super Mario Bros بنجاح في أقل من 90 ثانية.

أضاف خريج الدكتوراه والمؤلف المشارك الأول للدراسة روبن أسيفيدو:

في الآونة الأخيرة، حاول العديد من الباحثين استخدام دارات التحكم بالضغط والتدفق لتعزيز استقلالية الروبوتات الناعمة

أضاف أن أساليب بناء ودمج الدارات السائلة مع الروبوتات يمكن أن تستغرق من أيام إلى أسابيع، وتحتاج إلى درجة عالية من العمل والمهارة التقنية.

وفي محاولة للتغلب على هذه الحواجز، لجأ فريق المهندسين إلى استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد “PolyJet 3D Printing” وهي تقنية تستخدم قطرات البوليمر الضوئي كحبر لها

والتي تشبه استخدام طابعة ملونة، ولكن مع طبقات عديدة من “أحبار” متعددة المواد مكدسة فوق بعضها البعض في صورة ثلاثية الأبعاد.

وفي صدد ذلك، قالت الكاتبة المشاركة في الدراسة كريستين إدواردز:

” في غضون يوم واحد ومع عمل بسيط، يمكن للباحثين الآن امتلاك روبوتات لَينة كاملة، بما في ذلك جميع المشغلات اللينة وعناصر الدارة وميزات الجسم جميعها ستكون جاهزة للاستخدام “.

كيف تمكنت اليد الروبوتية من لعب لعبة سوبر ماريو والفوز بها ؟

قال المهندسون ان اختبار التحقق من استراتيجة اليد الروبوتية من خلال اجتياز المستوى الأول من لعبة Super Mario Bros كان غينياً بالمعلومات وكان ممتعاً.

وتكمن أهمية ذلك بكون لعبة سوبر ماريو ذات توقيت محدد ومستوى صعب ويمكن أن يؤدي خطأ واحد إلى انتهاء اللعبة فوراً

ممّا يجعلها اللعة الأنسب لتقييم أداء اليد الروبوتية الناعمة، ومثل ذلك تحدياً فريداً بكونه أول مرة يتم  اختبار هكذا تقنية في هكذا مجال.

بالإضافة إلى اليد الروبوتية التي تلعب لعبة سوبر ماريو، أبلغ فريق Sochol عن روبوتات ناعمة مستوحاة من السلاحف تدعى terrapin في ورقتهم.

ما هي استراتيجية فريق المهندسين في تطوير هذه التقنية ؟

من أهم الاستراتيجيات التي اتبعها فريق المهندسين هي إتاحة الوصول لأوراق ابحاثهم لأي شخص حول العام

بالإضافة إلى إتاحة رابط يحتوي جميع ملفات التصميم الإلكترونية، بهدف تمكين الباحثين الأخرين من التقدم السريع في هذا المجال.

وهذا بالضبط ما أكّده المهندس الباحث سوكول:

” نحن نشارك جميع ملفات التصميم الخاصة بنا بحرية حتى يتمكن أي شخص من تنزيلها والتعديل عليها بسهولة “.

كما أضاف: نأمل أن تؤدي استراتيجية الطباعة ثلاثية الأبعاد مفتوحة المصدر هذه ألى توسيع إمكانية الوصول والنشر والتكرار

وأن يؤدي اعتماد الروبوتات اللينة بدارات التحكم بالضغط والتدفق المتكاملة إلى تسريع التقدم في هذا المجال.

وفي الختام

يتطلّع فريق المهندسين لاستخدام تقنيتهم ​​في التطبيقات الطبية الحيوية، مثل أجهزة إعادة التأهيل والأدوات الجراحية والأطراف الاصطناعية القابلة للتخصيص.

الأمر الذي يسمح لهم بامتلاك ببيئة استثنائية لمواصلة تطوير استراتيجيتهم لمواجهة التحديات في المجالات الطبية الحيوية.

المصدر: اضغط هنا

• إعداد: المهندسة نور باكير
• تدقيق: المهندسة سهى عبدو
• تحرير: المهندس بشار الحجي