روبوتات صغيرة تتحلل بعد إنهاء عملها

أظهر باحثون من معهد MIT للتكنولوجيا في معرض ICRA 2015 في واشنطن نسخة من روبوت صغير الحجم له عدة قدرات مثل : طي نفسه بنفسه، التحرك، السباحة، الحفر إضافة إلى الانحلال والذوبان عند إتمام مهامه، ولكن كيف قام هؤلاء الباحثون بذلك؟

التركيب والمواصفات :

طبقات ورقية أو مصنوعة من مادة البوليستيرين (مادة تستخدم في تغليف وعزل الأجهزة الإلكترونية، وتنحل بسهولة في الأسيتون) [1] تشكل هيكل الروبوت - مادة كلوريد البولينيفيل (وهو مادة بلاستيكية عديمة الرائحة ومتينة وتشكل عازل كهربائي جيد يزداد ارتباط جزيئاته بازدياد درجة الحرارة ) [2]- محرك مكون من : مكعب مصنوع من عنصر النيوديميوم (رمزه Nd وعدده الذري 60 وهو معدنٌ صلبٌ في درجة حرارة الغرفة يستخدم في تصنيع المغانط )][3] بالإضافة إلى وشائع .

تم صنع هذا الروبوت بحيث يكون المحرك فوق مجموعة الطبقات والتي تفصل بينها مادة كلوريد البولينيفيل، أبعاده متساوية كل منها 1.7 إنش، يبلغ وزنه حوالي 0.31 غرام، وعند رفع درجة حرارة الروبوت يشتد ارتباط جزيئات كلوريد البوليفينيل وبالتالي تتشكل الطيات في المناطق التي تم قصها في الطبقات الهيكلية (بمعنى آخر تنكمش)، وفي زمن لا يتجاوز الدقيقة، ينهي الروبوت عملية الطي ويكون جاهزاً للحركة بسرعة تتراوح بين 3 إلى 4 سنتيمتر/ الثانية.

آلية العمل :

نعلم أنه وراء أية عملية حركة لا بد من وجود قوى مسببة لها، و نجد هنا أن مبدأ عمل هذا الروبوت يعتمد على القوى المغناطيسية الناتجة عن الحقول المغناطيسية التي يولدها كل من مغناطيس النيوديميوم بالإضافة إلى الحقول الناتجة عن الوشائع الكهرومغناطيسية الأربعة الموجودة معه، حيث تصنع هذه الوشائع زاوية مقدارها 45 درجة بالنسبة للمستوي الأفقي، وتلعب هذه الزاوية دوراً مهماً في عملية التحريض الكهرومغناطيسي .

و ربما ستتساءل هنا عن السبب الذي يجعل الروبوت القابل للطي ضرورياً في الوقت الذي يمكنك جذب المغناطيس الذي يحتويه هذا الروبوت باستخدام مغناطيس آخر فقط بجعل الأقطاب المتعاكسة متقابلة، وإليك الإجابة :

لا يقوم الحقل المغناطيسي بجذب المغناطيس إلى أي مكان، فبالرغم من أن الحقل المغناطيسي موجه إلا أنه يعمل بالتبديل بين حالتي (on، off) بتردد 15 هرتز، وذلك يؤدي إلى اهتزاز المغناطيس الموجود داخل الروبوت ذهاباً وإياباً وبالنتيجة يتم تحريك الروبوت إلى الأمام والخلف أيضاً.

عند حدوث ذلك، تتناوب الأرجل الأمامية والخلفية للروبوت على ملامسة الأرض، وهنا يلعب عدم التناظر بين الجانبين بالنسبة لمركز ثقل الروبوت - والذي تم اعتماده في التصميم - دوراً في مساعدة الروبوت على الحركة إلى الأمام و من هنا نجد أهمية عملية الطي الذاتي التي يقوم بها الروبوت حيث يلعب شكل الروبوت دوراً مهماً في عملية الحركة.

وكما ذكرنا هناك عدة قدرات يمكن الاستفادة منها من هذا الروبوت : حيث له القدرة على أن يطفو على سطح الماء بالإضافة لقدرته على القيام بوظائف متعددة بشكل فعال كتحريك الأجسام التي تقع أمامه ونقلها، إلى جانب قدرته على الحفر.

وحريّ بالذكر أن هذا التصميم ليس الوحيد الذي يمكن استخدامه، وإنما من الممكن ابتكار أمثلة و تصاميم أخرى بحسب المهام المطلوب إنجازها من قبل الروبوت، فهذا التصميم هو عبارة تصميم عام .

فإذا أردنا من الروبوت تنفيذ وظائف أكثر تخصصاً فإنه من الممكن تنفيذ عملية الطي بعدة مستويات، حيث أنه كما وجدنا سابقاً، يمكن الاستفادة من خصائص المواد الكيميائية التي تدخل في تركيب هذا الروبوت، فقد وجدنا أنه عند رفع درجة الحرارة يزداد ارتباط الطبقات الورقية مما يؤدي إلى انكماش الروبوت، ومع تخفيض درجة الحرارة نحصل على شكل آخر للروبوت وهكذا نستطيع أن نبتكر الكثير من التصاميم المتنوعة وفقاً لدرجة الحرارة التي يعمل عندها الروبوت.

أخيراً، عندما ينهي الروبوت المهام المطلوبة منه فإنه من الممكن قيادة الروبوت وتوجيهه إلى وعاء من الأسيتون وسيذوب بشكل كامل (باستثناء المغناطيس) لأن المادة المكونة للهيكل (البوليسترين) تنحل بسهولة في الأسيتون. كما أنه من الممكن أيضاً تصنيع الطبقات الهيكلية للروبوت من مواد قابلة للتفكك في الماء وهو ما يعتبره الباحثون تحدياً صعباً ولكنهم واثقون من أن ذلك سيكون متاحاً في المستقبل القريب.

ومن المتوقع أيضاً تضمين مجموعة من الحساسات لتساعد الروبوت على الطي الذاتي بشكل أكبر مما قد يخول هذا الروبوت من إجراء كل تلك العمليات داخل جسدك وبالتالي الاستفادة منه بشكل كبير في المجالات الطبية.

لو أتيحت لك الفرصة لاستخدام هذا الروبوت فما هي المهمة التي تود أن يقدمها لك ؟ ولو أخبرك طبيبك في المستقبل أنه يريد أن يلجأ إلى هذا الروبوت في عمليته الجراحية، فهل ستكون مطمئناً بشكل كافي للموافقة على إدخاله إلى جسمك في حال تطلَب الأمر ذلك ؟

وللتعرف أكثر على الروبوت شاهد الفيديو التالي:

المصادر :

[1] :هنا

[2] :هنا

[3] :هنا

مصدر المقال :

هنا