علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يصنعون اليراعات الروبوتية
مع قام العلماء – بما في ذلك Suhan Kim و Yi-Hsuan Hsiao و YuFan Chen و Jie Mao و YuFeng Chen – بتطوير الروبوتية اليراعات التي يمكن أن تساعد في مهام البحث والإنقاذ من خلال الأضواء الساطعة وميزة تتبع الحركة. ال مع أخذ الفريق إشارات تصميمهم من الطبيعة وسحر الحشرات المتلألئة ، وقاموا ببناء عضلات اصطناعية ناعمة ومضيئة بالكهرباء للطيران ، وروبوتات بحجم الحشرات مثل هذه الحشرات الصاعقة. تبعث العضلات التي أضافها العلماء على أجنحة الحشرات الآلية ضوءًا ملونًا أثناء الطيران ، ويسمح هذا التألق الكهربي أيضًا للروبوتات بالتواصل مع بعضها البعض. يعتقد الفريق أنه إذا تم إرسال هذه الحشرات الصاعقة في مهمة بحث وإنقاذ إلى مبنى منهار ، فإن الروبوت الذي يجد الناجين يمكنه استخدام الأضواء للإشارة إلى الآخرين وطلب المساعدة.
تزن الروبوتات الطائرة بالكاد أكثر من مشبك الورق ، وهو ما كان يُنظر إليه في البداية على أنه مصدر قلق لأن هذا يعني أنه لا يمكنها حمل أجهزة الاستشعار. يجب على الباحثين بعد ذلك تعقبهم باستخدام كاميرات الأشعة تحت الحمراء الضخمة التي لا تعمل بشكل جيد في الهواء الطلق. الآن ، أظهروا أنه يمكنهم تتبع الروبوتات بدقة باستخدام الضوء الذي ينبعثونه وثلاث كاميرات للهواتف الذكية فقط. بالنسبة لأجنحتهم ، ابتكر العلماء سابقًا تقنية تصنيع لبناء عضلات اصطناعية ترفرف بأجنحة الروبوتات ، وهي مصنوعة من المطاط الصناعي ، مثل المطاط ، وقطب كربون نانوي في كومة. قاموا بلفها في اسطوانة اسفنجية لإكمال العملية. عندما يتم تطبيق جهد على تلك الأسطوانة ، تضغط الأقطاب الكهربائية على المطاط الصناعي ، ويثير الإجهاد الميكانيكي الجناح. بالنسبة للتأثير المتوهج ، قام الفريق بدمج جزيئات كبريتات الزنك المتوهجة كهربائياً في المطاط الصناعي ولكن ليس بدون تحديات تعيق تقدمها.
صور الباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (Suhan Kim و Yi-Hsuan Hsiao و YuFan Chen و Jie Mao و YuFeng Chen)
اليراعات الروبوت والضوء لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
للبدء ، احتاج الباحثون إلى بناء قطب كهربائي لا يعيق الضوء ، وهو ما فعلوه باستخدام أنابيب نانوية كربونية فائقة الشفافية ، لا يتجاوز سمكها بضعة نانومترات وتسمح بمرور الضوء. ومع ذلك ، فإن جزيئات الزنك تضيء فقط عندما تتعرض لمجال كهربائي قوي للغاية وعالي التردد. هذا المجال الكهربائي يحفز الإلكترونات في جزيئات الزنك ، والتي تبعث الفوتونات ، الجسيمات دون الذرية للضوء. استخدم الباحثون جهدًا عاليًا لإنشاء مجال كهربائي قوي في المشغل الناعم ، ثم دفعوا الروبوت بتردد عالٍ لتمكين الجسيمات من أن تضيء بشكل ساطع.
وفقًا للتقاليد ، تعتبر مواد الإنارة الكهربائية باهظة الثمن ، لكن العلماء تمكنوا من الحصول على هذا التألق الكهربي مجانًا لأنهم ببساطة يستخدمون المجال الكهربائي بالتردد الذي يحتاجونه للطيران. لم يكونوا بحاجة إلى أي تشغيل إضافي أو أسلاك أو أي شيء آخر ، ويستغرق تسليط الضوء حوالي 3٪ فقط من الطاقة. اكتشفوا أن إضافة جزيئات الزنك إلى المشغل يقلل من جودته ، مما يجعله يتحلل بسهولة أكبر. للتعويض عن أي انخفاض في طاقة الخرج ، قام العلماء بدمج جزيئات الزنك فقط في الطبقة العليا من المطاط الصناعي وجعلوا تلك الطبقة أكثر سمكًا ببضعة ميكرومترات. في حين أن هذا أضاف 2.5 في المائة من وزن المشغل ، فإنه ينبعث الضوء دون الإضرار بأداء الطيران.
ينشئ علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا اليراعات الروبوتية التي يمكن أن تساعد في مهام البحث والإنقاذ
الخطط المستقبلية بعد اليراعات الروبوتية
يمكن تغيير لون الضوء عن طريق تعديل التركيب الكيميائي لجزيئات الزنك. صنع الباحثون جسيمات خضراء وبرتقالية وزرقاء للمشغلات التي قاموا ببنائها. يضيء كل مشغل بلون واحد خالص. قاموا أيضًا بتغيير عملية التصنيع بحيث يمكن للمشغلات أن تصدر ضوءًا متعدد الألوان ومنقوشًا. وضع الباحثون قناعًا صغيرًا على الطبقة العليا ، ثم أضافوا جزيئات الزنك قبل معالجة المشغل. فعلوا ذلك ثلاث مرات بأقنعة مختلفة وجزيئات ملونة لإنشاء نمط ضوئي يتهجى MIT. ثم أجروا اختبار الطيران باستخدام نظام تتبع الحركة المصمم خصيصًا. يعمل كل مشغل كهربي كعلامة نشطة يمكن تتبعها باستخدام كاميرات iPhone.
تحدد الكاميرات كل درجة لون من الضوء ، ويسجل برنامج الكمبيوتر الذي قاموا بإنشائه موقع الروبوتات وموقفها في حدود 2 مم من أحدث أنظمة التقاط الحركة بالأشعة تحت الحمراء. يفخر الفريق بمدى جودة نتائج التتبع مقارنةً بأحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا. كانوا يستخدمون أجهزة رخيصة ، مقارنة بعشرات الآلاف من الدولارات التي تكلفها عادةً أنظمة تتبع الحركة الكبيرة هذه ، وكانت نتائج التتبع قابلة للمقارنة بشكل كبير. في المستقبل ، يخططون لتعزيز نظام تتبع الحركة هذا حتى يتمكن من تتبع الروبوتات في الوقت الفعلي. يعمل الفريق على دمج إشارات التحكم حتى تتمكن الروبوتات من تشغيل وإطفاء الضوء أثناء الطيران والتواصل مثل اليراعات الحقيقية. ال مع يدرس الفريق أيضًا كيف يمكن للضوء الكهربائي أن يحسن بعض خصائص هذه العضلات الاصطناعية اللينة.
اختلافات لون اليراعات الروبوتية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
يمكن أن تساعد اليراعات الروبوتية في مهام البحث والإنقاذ باستخدام الأضواء الساطعة وميزات تتبع الحركة
عرض عن قرب لليراعات الروبوت
