عظام واوتار مطبوعة... يد روبوتية اشبه بيد الإنسان
طقس العرب - هل تساءلت يومًا عن سبب عدم قدرة الروبوتات على المشي بالسلاسة نفسها التي يمكن للبشر تحقيقها؟ في حين تظهر بعض الروبوتات قدرة على القفز والرقص بكفاءة، يظل الفارق في الحركة واضحًا، ويعود هذا الفارق إلى اختلاف هياكل العظام بين الإنسان والروبوت.
حيث إن البشر يتمتعون بعظام حقيقية وأنسجة مرنة تربطها معًا، في حين يفتقر الروبوتات إلى هذه العظام والأنسجة المرنة، وتمتلك الروبوتات وصلات ومفاصل صناعية تُصنع من مواد صلبة مثل ألياف الكربون والأنابيب المعدنية، مما يجعل حركاتها أقل مرونة ونعومة.
ومع ذلك، طور فريق من الباحثين في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا (ETH) وشركة Ink bit تقنية مبتكرة لطباعة هيكل داخلي لروبوت باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، ويشمل هذا الهيكل الداخلي عظامًا وأربطة وأوتارًا مماثلة لتلك الموجودة في جسم الإنسان، مما يجعل حركات الروبوت أكثر نعومة ومرونة، ويتمتع هذا الابتكار بتقنية ثلاثية الأبعاد جديدة تُعرف بالنفث المتحكم في الرؤية (VCJ)، والتي تمكن من إنشاء هياكل داخلية تجمع بين مزايا الصلابة والمرونة بطريقة تشبه الهياكل البشرية.
الطباعة ثلاثية الأبعاد لتحسين المرونة والأشكال للروبوتات
في عالم الروبوتات، تُنتج الروبوتات المطبوعة ثلاثية الأبعاد عادةً باستخدام بوليمرات البولي أكريلات ذات المعالجة السريعة، والتي تتميز بالصلابة والتصلب السريع خلال عملية الطباعة ومع ذلك، يشير الباحثون إلى أن هذه البوليمرات تتطلب تسوية ميكانيكية لكل طبقة مطبوعة، مما يقلل من مستوى النعومة، ويقيد نطاق المواد الممكن استخدامها.
وتشير الصعوبات في تعديل الطبقات المختلفة خلال الطباعة إلى أن الروبوتات التقليدية ثلاثية الأبعاد غالبًا ما تكون غير مرنة للغاية ومحدودة في أشكالها وموادها ولتفادي هذه التحديات، يعتمد العلماء على خطوات تصنيع وتجميع منفصلة لإنشاء مكونات الروبوت المختلفة وتجميعها فيما بعد، مما يجعل العملية تستغرق وقتًا طويلاً وتكون معقدة.
وتقدم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بتحكم الرؤية (VCJ) حلاً لهذه التحديات حيث تعتمد هذه التقنية على استخدام بوليمرات الثيولين الناعمة وبطيئة المعالجة، والتي تتميز بخصائص مرونة ممتازة ووفقًا للباحثين، تتمتع هذه البوليمرات بالقدرة على استعادة حالتها الأصلية بشكل أسرع بكثير بعد الانحناء مقارنةً بالبولي أكريلات، مما يجعل الطباعة ثلاثية الأبعاد تجربة أكثر مرونة وكفاءة.
إعادة النظر في الطباعة ثلاثية الأبعاد للروبوتات... نظام VCJ
يقدم نظام VCJ للطباعة ثلاثية الأبعاد تقنية رائدة مع ماسح ضوء ليزر ثلاثي الأبعاد يفحص كل طبقة بصريًا خلال عملية الترسيب. وهذا الفحص البصري يحسّن الطباعة بشكل كبير، حيث يمكن إيداع مجموعة واسعة من البوليمرات، بما في ذلك تلك التي توفر مقاومة للأشعة فوق البنفسجية والرطوبة.
وبعد المسح، يتم طباعة الطبقة التالية بدون الحاجة إلى تسوية ميكانيكية، ويتم تعويض جميع المخالفات الموجودة في الطبقة السابقة أثناء عملية الطباعة، مما يحسن دقة الهيكل النهائي، ويقول الباحثون إن نظام التحكم المغلق في الحلقة يسمح بطباعة هيكل الروبوت كاملاً في عملية واحدة، مما يسرع عملية التصميم، ويقلل من التكلفة.
ومن خلال هذا النهج، يمكن طباعة هياكل روبوتية معقدة ومتقدمة بشكل فعّال، مما يتيح للباحثين الانتقال بسرعة من مرحلة الفكرة إلى نموذج عملي ودائم وبالإضافة إلى ذلك، يتجنب هذا النظام الحاجة إلى أدوات باهظة الثمن وعمليات تجميع معقدة، مما يجعله خطوة مهمة نحو تبسيط عمليات التصنيع وتحسين الكفاءة.
تقنية VCJ تحول مفهوم الطباعة ثلاثية الأبعاد للروبوتات
تمكن باحثون باستخدام تقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد VCJ من إنتاج يد آلية تتميز بهياكل داخلية مماثلة لتلك الموجودة في الأيدي البشرية، وتشمل اليد الروبوتية، التي تحتوي على لوحات لمس وأجهزة استشعار ضغط، 19 هيكلاً يشبهون الأوتار البشرية، ويتيحون لليد القيام بحركات دقيقة، وتمكن هذه التقنية من تحسين قدرة اليد على اللمس والتقاط الأشياء والتحكم في حركات الأصابع.
بالإضافة إلى اليد، تمت طباعة قلب آلي وروبوت ذو ست أرجل، إلى جانب مادة خارقة قادرة على امتصاص الاهتزازات، ويشير الباحثون إلى أن هذه الروبوتات تعمل كأنظمة هجينة تجمع بين المرونة والصلابة، مما يسمح لها بتفوق على الروبوتات التقليدية من حيث التصميم والكفاءة.
وتعتبر تقنية VCJ خطوة هامة نحو مستقبل الطباعة ثلاثية الأبعاد، حيث يمكن استخدامها في إنتاج الأجزاء الوظيفية للروبوتات والمزروعات الطبية والعديد من الصناعات الأخرى حيث تتميز المطبوعات من هذا النظام بالدقة العالية وخصائص المواد الملائمة، مما يجعلها فعّالة للتطبيقات البحثية والتجارية.
اعرف أيضا:
لماذا النساء أقل استخداما للذكاء الاصطناعي؟
شاشة في يدك... جهاز يعمل بالذكاء الاصطناعي قد يحل محل الهواتف الذكية
المصادر: