بوابتك الى العملات الرقمية

ابتكر المهندسون يد آلية بقبضة تشبه قبضة سحلية الأبرص (ابو بريص) في 2021

4

الأيدي البشرية ممتازة في التلاعب بالأشياء في العالم ، لكن الأمر نفسه لا ينطبق بالضرورة على يد آلية معدنية ، والتي قد تواجه صعوبة في التقاط شيء ما.

إذا ضغطت بشدة على شيء حساس ، فقد تدمره. ولكن إذا لم يمسك الجسم بقوة كافية ، فقد يسقطه. يأمل مهندسو جامعة ستانفورد في حل هذه المشكلة باستخدام اليد آلية جديدة مصممة ب وسادات أصابع يمكنها الإمساك مثل ابو بريص. نُشرت دراسة تفصيلية عن نموذجهم الأولي ، FarmHand ، هذا الأسبوع في Science Robotics .

وُلد المشروع من معمل المحاكاة الحيوية ومختبر التلاعب Dextrous Manipulation الذي ابتكره أستاذ الهندسة في جامعة ستانفورد ، مارك كتكوسكي ، والذي ركز على إنشاء روبوتات مستوحاة من الحياة لمدة 30 عامًا تقريبًا.

بعض الاختراعات الأكثر شهرة هي الروبوتات اللزجة التي تشبه أبو بريص مثل الروبوتات التي تتسلق الجدران و التي تمسك  الخردة في الفضاء . ولكن في هذه الحالة ، “اللزجة” ليست من النوع اللزج مثل مادة مثل الشريط اللاصق ، الذي يترك بقايا صمغية. فإنه يشير إلى نوع لزج أكثر جفافا ومطاطًا يستفيد من عوامل الجذب بين الجزيئات الدقيقة بفضل قوى van der Waals.

بدلاً من أن تكون معدنية بالكامل ، فإن قبضة الروبوت هذه لها أطراف أصابع شبه إسفنجية ، وكل سطح وسادة إصبع مصنوع من غشاء من مادة لاصقة من الأبرص مدعومة بهيكل شبيه بالعظام المطاطية تحتها. يتخيل Cutkosky أنه بأيدي مثل هذه ، يمكن للجهاز يومًا ما أن يؤدي مهامًا أكثر تعقيدًا ، مثل قطف الطماطم الموروثة والتعامل معها.

في عالم الحيوان ، تتمتع أصابع الأبرص الفعلية بخصائص مجهرية: سيقان صغيرة تشبه الإسفين تتدحرج إلى أطراف صغيرة تشبه الملعقة. يقول Cutkosky: “عندما تسحبهم بالطريقة الصحيحة ، يستلقون جميعًا على الجانبين ، ويتحول الأمر من عدم وجود أي منطقة تلامس إلى منطقة اتصال شبه مستمرة”. “منطقة التلامس الكبيرة هذه هي التي تسمح لقوة van der Waal’s  لإنتاج الالتصاق.”

المادة اللاصقة التي صنعها مختبره والتي تشبه قطعة من البلاستيك هي محاكاة مبسطة لما يمكن أن تفعله أصابع الأبرص في الحياة الواقعية. على عكس الشريط اللاصق ، يلتصق اللاصق الصناعي على السطح فقط إذا سحبت بطريقة معينة – وإلا فسوف تسقط. ذلك لأنه عندما تكون المادة اللاصقة ملقاة على سطح ما ، فإن أطراف الأوتاد فقط هي التي تلامسها ، وبالكاد توجد أي منطقة تلامس. ولكن عندما يتم سحب الشريط جانبياً ، فإن كل هذه الأوتاد تستلقي ، مما يزيد من منطقة التلامس.

يقول Cutkosky “إنه يعمل بشكل جيد للتسلق”. “كنا نفكر منذ سنوات في كيف يمكننا استخدامه لمزيد من التطبيقات الواقعية مثل الإمساك بيد الروبوت.”

كيف تمكنو من تصميم يد الروبوت ؟

لتحقيق ذلك ، كان على الفريق التفكير في كيفية تصميم الهيكل والتحكم في تلك اليد بحيث يعمل لاصق الأبرص دائمًا بالطريقة التي يحتاجها ، ولا يفقد قبضته. ولإمساك شيء ما بشكل صحيح ، كان على الفريق التأكد من أن جميع المواد اللاصقة الموجودة على الأصابع الفردية تعاني من نفس النوع من القوة وتحافظ عليه ، وإلا فقد ينزلق الكائن الذي يحاول الإمساك به.

شاهد ايضاً : أفضل 5 بدائل ل Facebook مع التركيز على الخصوصية لعام 2021

إحدى الميزات الكبيرة التي تجعلها فعالة في الإمساك بمجموعة من العناصر المختلفة والاحتفاظ بها هي وسادة بسماكة سنتيمترات توضع بين الرقعة اللاصقة وكتائب الروبوت ، كما يشير ويلسون روتولو ، طالب دكتوراه من مختبر Cutkosky وأول المؤلف على الورق. تتميز هذه الوسادة بتصميم ضلع ملتف مع عوارض قطرية تعمل عبر سطحي التلامس.

عندما يتم تطبيق القوة على المواد اللاصقة ، ستبدأ هذه الحزم في الالتواء معًا. يسمح هذا التصميم بتوزيع القوة على جميع الأصابع ، بحيث يكون الضغط الذي يمارسه كل إصبع على الجسم الذي يمسكه هو نفسه في المتوسط.

تحتوي أصابع الروبوت أيضًا على مستشعرات للثني يمكنها قياس مكان الأصابع تقريبًا. يساعدون في وضع اليد. تستخدم قبضة الروبوت التغذية المرتدة من القوة التي تأتي من المحركات ، من خلال الأوتار ، وإلى الأصابع لتقريب مدى صلابة أو ليونة الجسم بشكل عام ، ومنطقة القوة المناسبة لاستخدامها.

يأمل Ruotolo في دمج المزيد من المستشعرات في الجيل التالي من أيدي الروبوت ، ربما أجهزة استشعار يمكنها قياس اللمس.

يقول Ruotolo: “يصنع مختبرنا أيضًا أجهزة استشعار تعمل باللمس ، لذا سيكون من الرائع حقًا دمج تلك الموجودة خلف الوسادات بحيث لا يمكنك فقط اكتشاف مقدار القوة التي تضغط عليها ، ولكن أيضًا مقدار منطقة الاتصال لديك”. سيسمح ذلك للإنسان الآلي بالتكيف ديناميكيًا مع قبضته بناءً على ظروف الاتصال التي يكتشفها في كائن عشوائي.

المواد اللاصقة ضرورية لامتلاك قبضة روبوت يمكنها الإمساك بقوة ولكن برفق. يقول Ruotolo: “يمكنك أن تفعل شيئًا تمارس فيه قوى سحب عالية جدًا دون الكثير من قوة الضغط”. “وإذا تخيلت قطف فاكهة من الكرم ، فإن ما تريد حقًا أن تكون قادرًا على فعله هو لفها وسحبها دون عصرها على الإطلاق.”

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.