الإنسان الآلي المولود بالطبيعية: الجيل القادم من الروبوتات يأخذ إشارات من علم الأحياء
الإنسان الآلي المولود بالطبيعية: الجيل القادم من الروبوتات يأخذ إشارات من علم الأحياء
فيديو: الإنسان الآلي المولود بالطبيعية: الجيل القادم من الروبوتات يأخذ إشارات من علم الأحياء
فيديو: الرجل الآلي (الروبوت) - الجزري مُخترع أول روبوت في العالم 2023, شهر فبراير
Anonim

كيف يستلهم جيل جديد من الروبوتات إلهامه من العالم الطبيعي (ويساعد علماء الأحياء على معرفة المزيد عنه).

لا يشبه Jollbot الكروي الجندب ، لكنه مدين بقدرته على القفز إلى هذه المخلوقات الصغيرة. لا تمتلك الحشرات القدرة على القفز مثل حيوان الكنغر ، لذا فهي تخزن الطاقة مثل الزنبرك المضغوط وتطلقها فجأة لتقفز. وبالمثل ، عندما يتم تسطيح Jollbot المرن ثم إطلاقه ، فإنه يتحرك لأعلى بحوالي 20 بوصة (50 سم) في الهواء.

Jollbot هو مثال على آلة المحاكاة الحيوية - التي تستعير الأفكار من الطبيعة كمصدر إلهام لمظهرها وسلوكها وآلياتها الفيزيائية. المحاكاة الحيوية ، أو تصميم المحاكاة الحيوية ، ليست شيئًا جديدًا (فكر في: الطائرات الشراعية ليوناردو دافنشي على أساس أجنحة الطيور). لكن المهندسين وعلماء الروبوتات الآن "يتطلعون بشكل استباقي إلى الطبيعة بحثًا عن حلول لقضايا هندسية محددة" ، كما يقول مصمم Jollbot ، رودري أرمور ، طالب دكتوراه في الهندسة الميكانيكية بجامعة باث في إنجلترا.

سعى آرمور ، الذي قام بعمل الدكتوراه في مركز باث للتقنيات الحيوية والطبيعية (الذي تم إنشاؤه عام 2003) ، إلى آلية تسمح للروبوت باستكشاف البيئات الصعبة ، والتي تعيق المشي والأجهزة ذات العجلات. بعد أربع سنوات وثلاثة إصدارات من الجهاز ، كشف النقاب عن Jollbot في ديسمبر. بالإضافة إلى القفز ، عندما يكون الجسم الذي يشبه كرة الشاطئ ممتدًا ومشدودًا بالكامل ، يمكن للجهاز أن يتدحرج على طول التضاريس الوعرة. تخيلها على سطح المريخ ، حيث يمكن لروبوت مثل Jollbot أن يتدحرج ويقفز فوق المناطق التي لا تستطيع المركبات الجوالة التابعة لناسا والمداوس لها.

على مدى العقد الماضي ، ازدهر تصميم المحاكاة الحيوية ، وفقًا لمارك كتكوسكي ، المدير المشارك لمركز جامعة ستانفورد لأبحاث التصميم. يمتلك علماء الأحياء أدوات أفضل - مثل الفحص المجهري المتقدم لمشاهدة الأشياء بمقياس الألف من النانومتر - التي تسمح لهم بمعرفة المزيد عن الحيوانات وآلياتها الفيزيائية ، كما يقول. لاحظ رونالد أركين ، عالم الروبوتات في معهد جورجيا للتكنولوجيا ، انخفاضًا كبيرًا في تكاليف بناء الروبوتات لأبحاثه: صنع روبوت الآن يكلف حول العينين لرؤية كل ما حوله تقريبًا أثناء التجسس ، وتغيير الاتجاه عندما يشعروا بشيء ما في طريقهم.

يصر روبرت فول ، عالم الأحياء بجامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، على أن التقليد الحيوي لا يقتصر فقط على نهب العالم الطبيعي. لقد عمل مع مهندسين منذ منتصف التسعينيات عندما ساعد في تطوير آريل المستوحى من سرطان البحر ، وهو روبوت لكسح الألغام من صنع شركة iRobot Corp (المشهورة بمكنسة روومبا الروبوتية) التي يمكنها البحث عن المتفجرات المدفونة في مناطق ركوب الأمواج. يقول إنه بدلاً من مجرد اقتباس ما توفره الطبيعة ، فإنه يشجع التصاميم التي "تستخدم المبادئ والتماثلات المفيدة التي تجدها في الطبيعة وتدمجها مع الهندسة لصنع شيء أفضل من الطبيعة". إن التطور ، كما يقول ، ليس المهندس المطلق. بدلاً من ذلك ، فهو يعمل على تحسينات تدريجية "جيدة بما فيه الكفاية" لصنع المبادئ على التصميمات السابقة بدلاً من البدء من الصفر لبناء تصاميم أفضل.

في العام الماضي ، شارك Full في تأسيس مركز الميكانيكا الحيوية التكاملية في التعليم والبحث (CiBER) في جامعة كاليفورنيا. بيركلي لتعزيز التبادل بين علماء الأحياء والمهندسين: يوفر الأول آليات يمكن للأخير استخدامها على أجهزتهم ، والتي قد تكون بمثابة نماذج لتطوير علم الأحياء. من المحتمل أن يكون Stickybot ، الذي تعاون Full عليه مع Cutkosky من ستانفورد ، أفضل مثال على هذا المبدأ.

في عام 2003 ، أنفقت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) ، ذراع الأبحاث المتقدمة في البنتاغون ، عدة ملايين من الدولارات لتكليف بناء روبوت يمكنه تسلق الجدران لأغراض المراقبة. كانت النتيجة Spinybot ، التي يمكن أن تصعد الأسطح الخشنة مثل الأشجار والجدران الأسمنتية بمساعدة المخالفات الدقيقة ذات الأشواك الصغيرة ، وهي آلية مستعارة من الحشرات مثل الصرصور. يستخدم Stickybot ، الذي ظهر لأول مرة في عام 2006 ويمكنه السير على الأسطح الملساء مثل النوافذ ، مادة لاصقة مستوحاة من الأبراص. تمتلك السحالي على أقدامها الملايين من شعيرات الشعر ذات الأطراف المتقصفة التي تستخدم قوى بين الجزيئات لتحقيق "التصاق اتجاهي": إذا واجهت أجسامها سطحًا يتحرك في اتجاه واحد ، على سبيل المثال ، من اليسار إلى اليمين ، فإنها تلتصق ؛ عندما تسير في الاتجاه المعاكس ، فإنها تقشر. يقول Cutkosky: "إنه مثل الشريط اللاصق الذي لا يتعين عليك الضغط عليه لتثبيته".

لاحظ المهندسون أن روبوتات التسلق الخاصة بهم سقطت من الجدران إذا لم يكن لديهم ذيل. يتذكر فول ، "اعتقدنا أن [الوزغات] لا تستخدم ذيلها أبدًا" ، لكن اتضح أنها تفعل ذلك. يساعد الملحق الخلفي الزواحف على الاستقرار ومنع رؤوسهم من التحرك للخلف ، مما يتسبب في سقوطهم رأسًا على الذيل على الأرض.

ومع ذلك ، فإن تحديد تلك القطعة الصغيرة من الفيزياء الحيوية يتطلب بناء إنسان آلي. يقول فول: "هذا هو المكان الذي تتحرك فيه المحاكاة الحيوية". "إنها أكثر من مجرد نصيحة خاطفة وسطحية حول التصميم".

شعبية حسب الموضوع