القاهرة-محمد منصور
حقق مجال الروبوتات تقدماً كبيراً في السنوات الأخيرة، إلا أن تصميم يد آلية تتمتع ببراعة وتنوع اليد البشرية لا يزال يمثل تحدياً هائلاً، ففي الوقت الذي نجحت فيه الأيدي الروبوتية متعددة الأصابع في العمل داخل بيئات مختلفة؛ كالمصانع والمستشفيات، فقد فشلت تماماً في محاكاة "براعة اليد البشرية".
لكن باحثين من معهد "ماساتشوستس" للتكنولوجيا في الولايات المتحدة نجحوا في ابتكار يد آلية مفصلية؛ يمكنها التعامل بفعالية مع مختلف مهام التلاعب والإمساك اليومية، بصورة تقترب من اليد البشرية.
وفي السنوات الأخيرة، طور علماء الروبوتات أنظمة روبوتية متطورة بشكل متزايد مصممة لتقليد بنية الجسم البشري ووظيفته.
وقد يتطلب تصنيع الأيدي الآلية التقليدية التي تتمتع بقدرات القيام بمهمات مختلفة عدداً كبيراً من المحركات، والتصميمات الميكانيكية المعقدة، ونفقات تصنيع وصيانة كبيرة. وقد ظل تحقيق البراعة الشبيهة بالإنسان مع الحفاظ على القدرة على تحمل التكاليف هدفاً بعيد المنال.
فمن الناحية المثالية، يجب أن تكون الأيدي الآلية قادرة على أداء حركات دقيقة للغاية، مع الحفاظ على تكلفة تصنيع منخفضة نسبياً.
لكن معظم الهياكل المستوحاة من الكائنات الحية للأيدي الروبوتية التي تم تقديمها حتى الآن تحتوي على تصميمات معقدة للغاية، تشتمل على العديد من المكونات المتقدمة، مما يجعل تصنيعها على نطاق واسع أمراً صعباً.
آلية جديدة
وقد نجح باحثو "معهد ماساتشوستس" في ابتكار آلية جديدة عالية الدقة، تقوم بتصنيع اليد الروبوتية باستخدام مفهوم يُعرف باسم "البنية المعيارية".
ويعني ذلك المفهوم وجود وحدات بناء متعددة يمكن إعادة ترتيبها لتحقيق حركات مختلفة. وباستخدام ذلك المفهوم؛ صّنع الباحثون يداً آلية مرنة لا تتطلب مكونات معقدة.
وتستطيع اليد الجديدة أداء حركات أكثر تقدماً من الأيدي الآلية التقليدية. وجاء تصميم اليد الجديدة عبر تطويع عدد من المواد الحيوية اللينة والعناصر الصلبة، كما تم دمج الاستشعار في الجزء الصلب من اليد، والذي يُشبه عظام اليد البشرية، مما أدى إلى طريقة بسيطة لتقدير وضعية اليد بحساسية عالية.
ويمكن بسهولة تكييف اليد الروبوتية المعيارية لتناسب التطبيقات المختلفة بشكل أفضل. على سبيل المثال، يمكن للباحثين اختيار إضافة أو إزالة الأصابع وترتيب مكوناتها بشكل مختلف لتعزيز أدائها في سيناريوهات محددة.
كما أن اليد الجديدة يُمكن برمجتها بسهولة وسرعة وتصنيعها بمواد منخفضة التكلفة وتجميعها بطريقة فعالة؛ فإحدى المزايا الرئيسية لهذا التصميم الهجين هي النمطية، إذ تم تصميم اليد الروبوتية بطريقة معيارية، لا تبسط عملية التصنيع فحسب، بل تسهل أيضاً البرمجة والتخصيص السريع.
ويمكن للباحثين والمهندسين استبدال الوحدات الفردية أو ترقيتها بسهولة، مما يقلل من وقت التوقف عن العمل، ويعزز قدرة اليد على التكيف.
ويمكن طباعة "العظام" التي تشكل الهيكل العظمي لليد بتقنية ثلاثية الأبعاد، في حين أن المغناطيسات وأجهزة الاستشعار والكابلات الموجودة داخلها متاحة بسهولة في السوق.
ولإنشاء الجلد الذي يحيط بالعظام، استخدم الفريق عملية قولبة بسيطة من خطوتين، إذ قاموا أولاً بإنشاء قطع قوالب مختلفة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد، ثم استخدموا هذه القطع لقولبة السيليكون على شكل الأصابع.
وتمكن الباحثون من تصنيع نموذج أولي ليدهم بخمس أصابع، وقاموا بتقييم أدائها. وقد وجدوا أن اليد يمكن أن تؤدي بنجاح أنواعاً مختلفة من الإمساك، وتكرار الطريقة التي تمسك بها الأيدي البشرية الأشياء المختلفة وتمسك بها.
وتمكنت اليد الآلية من الإمساك بقوة بالعديد من الأشياء المرنة والصلبة ذات الأحجام المختلفة، بما في ذلك كوب بلاستيكي وقلم وخاتم بلاستيكي دائري.
تصنيفات
