روبوت مستوحى من فن الكريغامي الياباني قد يُحدث ثورة في صناعة الأطراف الروبوتية

طوّر باحثون من جامعة ولاية كارولينا الشمالية قابضاً روبوتياً مستوحى من فن قص الورق الياباني وطيّه المعروف باسم "كيريغامي" (kirigami)، له القدرة على تقليب صفحات الكتب بلطف وحمل الأشياء التي يزيد وزنها بـ 16 ألف مرة عن وزنه، وقد يُستفاد منه في العديد من التطبيقات الصناعية وفي صناعة الأطراف الاصطناعية الروبوتية.

ميزات الروبوت

يتميز الروبوت بأنه روبوت إمساك لطيف بما يكفي لالتقاط قطرة ماء، وقوي بما يكفي لرفع وزن يبلغ 6.4 كيلوغرامات، وهو ماهر بما يكفي لطي قطعة قماش، ودقيق بما يكفي لقطف حبة عنب عن عنقودها.

يتكون الروبوت من قابضين جديدين، اعتمد الباحثون في تطويرهما على جيل سابق من القوابض الآلية المرنة تعتمد أيضاً على فن الكيريغامي، الذي يتضمن قطع وطي صفائح ثنائية الأبعاد من مواد مختلفة لتشكيل أشكال ثلاثية الأبعاد. استطاع الباحثون في هذا الروبوت "تحسين البنية الأساسية نفسها، بالإضافة إلى مسار القابضين، بمعنى المسار الذي يقترب فيه القابضان من كائن ما عند الإمساك به" وذلك على حد شرح ياو هونغ (Yaoye Hong)، المؤلف المشارك في الدراسة المنشورة في دورية نيتشر كوميونيكيشن Nature Communications.

بسبب صفاته تلك، يمكن الاستفادة من الروبوت بالتطبيقات الصناعية، بدءاً من الأطراف الاصطناعية الروبوتية إلى معالجة الأغذية وتصنيع الأدوية والإلكترونيات. ويقول الباحثون أيضاً: "يوفر هذا القابض وظيفة محسّنة للمهام التي يصعب تنفيذها باستخدام الأجهزة التعويضية الحالية، مثل ضغط أنواع معينة من السحّابات، والتقاط عملة معدنية، وما إلى ذلك".

استخدام الروبوت في الأطراف الاصطناعية الروبوتية

دمج الباحثون أيضاً جهاز الالتقاط بيد اصطناعية كهربائية عضلية بطريقة تسمح بالتحكم في القابض من خلال الإشارات الكهربائية التي تنتجها عضلات الساعد. قد يساعد ذلك على استخدامه مع الأطراف الاصطناعية الروبوتية مستقبلاً للتحكم فيها باستخدام نشاط العضلات.

ويقول هونغ تعقيباً على تلك الميزة: "لا يمكن للمقبض الجديد أن يحل محل جميع وظائف الأيدي الاصطناعية الموجودة، ولكن يمكن استخدامه لتكملة تلك الوظائف الأخرى". ويُضيف قائلاً: "ومن مزايا أدوات القابض أنك لن تحتاج إلى استبدال المحركات الحالية المستخدمة في الأطراف الاصطناعية الآلية أو زيادتها. يمكنك ببساطة الاستفادة من المحرك الموجود عند استخدام القابض".

الهيكل: السر الكامن وراء ميزات الروبوت

تمكّن الباحثون من تحقيق التوازن بين ميزات الروبوت هذه (القوة واللين) بسبب طريقة توزيع القوة في جميع أنحاء هيكل القوابض التي لديه، أي أن الروبوت اكتسب ميزاته من تصميم الهيكل، وليس من المواد التي صُنع منها.

مما سبق، يستدل الباحثون أنه يمكن صنع الروبوت من مواد مختلفة، إذ يقول هونغ: "من الناحية العملية، هذا يعني أنه يمكنك تصنيع القابض من مواد قابلة للتحلل، مثل أوراق النباتات القوية، ويمكن أن يكون ذلك مفيداً بشكلٍ خاص للتطبيقات التي قد يُستَخدم فيها القابضان لفترة محدودة من الوقت، مثل عند التعامل مع الطعام أو المواد الطبية الحيوية. على سبيل المثال، أثبتنا أنه يمكن استخدام القابضين للتعامل مع النفايات الطبية الحادة، مثل الحُقَن".

يزن القابضَين 0.4 غرامات، ويرفعان ما يصل إلى 6.4 كيلوغرامات، أي أثقل من وزنهما بـ 16 ألف مرة. وهذه النسبة كسرت الرقم القياسي السابق والمقدّر بـ 6400 مرة.

بهذه الميزات والخصائص، يأمل الباحثون في إيجاد طرق عملية لتطبيقات الروبوت في مجال الأطراف الاصطناعية الروبوتية وشركات معالجة الأغذية، وكذلك شركات الإلكترونيات والأدوية لتطوير استخدامات إضافية.