نجح باحثون في جامعة رايس الأمريكية في تطوير ذراع روبوتية فريدة من نوعها، تتميز بمرونتها وقدرتها على أداء مهام معقدة مثل المناورة حول العوائق أو ضرب كرة، كل ذلك دون الحاجة إلى أي إلكترونيات أو أسلاك داخلية. تُدار هذه الذراع وتُشغل بالكامل عن بُعد باستخدام أشعة الليزر فقط. نُشرت هذه النتائج المبتكرة يوم الاثنين في دورية “Advanced Intelligent Systems”.
تقنية رائدة تفتح آفاقًا جديدة
تُعتبر الروبوتات التقليدية محدودة في نطاق حركتها بسبب هياكلها الصلبة ومفاصلها، بينما فتحت الروبوتات اللينة آفاقًا واسعة، خاصة في المجالات الطبية التي تتطلب تفاعلاً آمنًا مع الأنسجة الحساسة. تتميز هذه الذراع الروبوتية الجديدة بمرونة عالية وقدرة على التحرك بحرية تامة.
تمكن الفريق من دمج المواد الذكية مع التعلم الآلي ونظام تحكم بصري لتوجيه هذه الذراع، المصنوعة من بوليمر حساس للضوء يستجيب لأشعة الليزر بالانكماش والانبساط الفوري. هذا يعني أن حركة الذراع تتم ببساطة عن طريق توجيه الليزر إليها، دون أي مكونات إلكترونية داخلية.
باستخدام جهاز خاص يقوم بتقسيم شعاع الليزر إلى حزم صغيرة، يمكن تسليط هذه الحزم على نقاط مختلفة من الذراع لتحريكها بدقة في الاتجاهات المطلوبة، محاكاةً بذلك حركة مجسات الأخطبوط. توفر هذه التقنية تحكمًا واسعًا في حركة الذراع، مما يمنحها درجة حرية حركية غير مسبوقة مقارنة بالروبوتات التقليدية.
الذكاء الاصطناعي يمنح الذراع قدرات فائقة
لتمكين الذراع من أداء حركات معقدة، استخدم الباحثون شبكة عصبية مدربة تعتمد على الذكاء الاصطناعي. تقوم هذه الشبكة بتحليل العلاقة بين أنماط الإضاءة المختلفة وحركات الذراع، مما يسمح للذراع بتنفيذ المهام بدقة دون الحاجة إلى توجيه يدوي مباشر في كل مرة.
يتضمن النظام الروبوتي الجديد شبكة عصبية قادرة على التنبؤ بنمط الضوء المناسب لإحداث حركة معينة في الذراع، مما يبسط عملية التشغيل ويقلل الحاجة إلى تعليمات تفصيلية من المستخدم.
تطبيقات واعدة في مجالات الطب والصناعة
تُعد هذه الدراسة إثباتًا عمليًا على إمكانية التحكم الدقيق والفوري في المواد المرنة باستخدام الضوء والذكاء الاصطناعي، مما يمهد الطريق لتطوير روبوتات لينة أكثر كفاءة واستجابة.
بفضل إمكانية التحكم عن بُعد وعدم الحاجة إلى أسلاك أو بطاريات داخلية، يمكن استخدام هذه التقنية في تصنيع أدوات جراحية صغيرة قابلة للزرع داخل الجسم، يتم تحريكها ضوئيًا من الخارج. وعلى الرغم من أن النموذج الحالي يعمل في بيئة ثنائية الأبعاد، يطمح الباحثون إلى تطوير نسخة ثلاثية الأبعاد باستخدام حساسات وكاميرات إضافية.
يرى الفريق أن هذا التقدم قد يحدث ثورة في تصميم الروبوتات التي تتطلب تفاعلاً آمنًا ودقيقًا، مثل الأجهزة الطبية القابلة للزرع أو الروبوتات الصناعية التي تتعامل مع المواد الهشة أو غير المنتظمة.