فيديو: روبوت مستوحى من الكلاب يستخدم عضلات تعمل بالهواء لحركة سلسة ومستقرة
طور فريق من الباحثين روبوتًا رباعي الأرجل يحاكي حركة الكلاب، مستخدمًا عضلات هوائية (McKibben Muscles) بدلاً من المحركات التقليدية الصلبة، ما يمنحه قدرة على الحركة الطبيعية والسلسة التي تشبه الحيوانات الحقيقية. ويتيح هذا التصميم للروبوت التعامل مع المطبات والأرضيات غير المستوية دون فقدان التوازن، وهو أمر صعب على الروبوتات الصلبة التقليدية.
تصميم روبوت خفيف ومرن
يتميز الروبوت بهيكل خفيف مصنوع من البلاستيك المطبوع ثلاثي الأبعاد، ما يقلل التكلفة ويسمح بإجراء تعديلات سريعة على التصميم. المفاصل مصنوعة من مفاصل تجارية قياسية، لكن الاختلاف الكبير يكمن في العضلات الاصطناعية الهوائية التي تعمل عن طريق نفخ وتفريغ أنابيب مرنة، ما يوفر تقلصًا وانبساطًا يشبه العضلات الحقيقية.
كل ساق مجهزة بعدد كبير من المحركات الصغيرة، وتعمل الحساسات والصمامات والأسلاك على توصيل البيانات إلى وحدة تحكم مركزية تنظم تدفق الهواء بدقة عالية لتنسيق حركة الأرجل الأربع.
الروبوت قادر على السير بوتيرة ثابتة وحركة متناسقة تشبه الكلاب، مع انحناء الكتفين الأماميين للأمام ودفع الأرجل الخلفية للحفاظ على تقدم سلس للجسم.
وعلى الرغم من أنه ليس سريعًا، إلا أنه يتعامل بفعالية مع المطبات الصغيرة ويحافظ على استقراره على الأرض المستوية. وقد أظهرت التجارب أن تصميم "أرجوحة الكتف" يقلل الاهتزازات بنسبة تصل إلى 30٪ مقارنة بالأنظمة الصلبة التقليدية.
تقنيات التحكم والتحسين في الروبوت
الروبوت يستخدم حلقات تغذية راجعة بسيطة للتحكم في الحركة، حيث تضبط الحساسات ضغط الهواء باستمرار للحفاظ على التوتر المناسب للعضلات الاصطناعية.
ويتيح هذا النظام ضبط طول خطوة الروبوت وتحسين توازنه، ما يوفر رؤى مهمة حول كيفية قدرة الكلاب على الجري الطويل بفعالية على أرض غير مستوية.
الباحثون يركزون على فهم المبادئ البيوميكانيكية التي تسمح للكلاب بالجري السريع وامتصاص الصدمات، مثل توزيع الضغط على الأرجل ومرونة الجسم أثناء الحركة.
الهيكل المرن للروبوت يساهم في محاكاة هذه الخصائص، كما أنه يمكن للروبوت تعديل خطوته تلقائيًا حسب التضاريس، وهو ما يمثل خطوة مهمة لتطوير روبوتات قادرة على الحركة في بيئات معقدة ومتغيرة.
الفريق يخطط لتوسيع قدرات الروبوت لتشمل زيادة السرعة والتحمل، والعمل بكفاءة أكبر على أسطح غير مستوية، مع دراسة التفاعل بين العضلات الاصطناعية وأنسجة الروبوت لتحقيق أداء أقرب للحيوانات الحية.
كما يسعى الباحثون لتطوير نسخة أكثر تطورًا يمكنها العمل بشكل مستقل تمامًا دون تدخل بشري، مع القدرة على تعديل حركتها في الوقت الفعلي وفقًا للظروف المحيطة.
تُظهر هذه الدراسة إمكانية استخدام الروبوتات المرنة في مجالات متعددة مثل البحث والإنقاذ، المراقبة البيئية، وحتى الاستكشاف في مناطق يصعب وصول البشر إليها.
كما توفر هذه التجربة نموذجًا لدراسة الأنظمة العضلية الحيوانية، مع إمكانية الاستفادة من هذه البيانات في تطوير روبوتات أكثر ذكاءً ومرونة في المستقبل.
تم نشر تفاصيل هذا البحث في مجلة Advanced Robotics، وأصبح مرجعًا مهمًا للباحثين في مجال الروبوتات الحيوانية والمرنة.
