عمل مهندسو الروبوتات لعقود من الزمن واستثمروا ملايين الدولارات في الأبحاث في محاولات لإنشاء روبوت يمكنه المشي أو الجري مثل الحيوان. ومع ذلك.. لا يزال العديد من الحيوانات قادرة على القيام بأشياء مستحيلة بالنسبة للروبوتات الموجودة اليوم.
يقول الدكتور: “يمكن للحيوانات البرية أن تهاجر لآلاف الكيلومترات فوق الأراضي الوعرة، ويمكن للماعز الجبلي أن يتسلق منحدرًا حرفيًا، ويجد موطئ قدم لا يبدو أنه موجود هناك، ويمكن للصراصير أن تفقد ساقها ولا تبطئ سرعتها”. ماكس دونيلان، أستاذ في قسم الفسيولوجيا الطبية الحيوية وعلم الحركة بجامعة سيمون فريزر. “ليس لدينا روبوتات قادرة على أي شيء مثل هذا التحمل، وخفة الحركة، والمتانة.”
مقارنة الروبوتات بالحيوانات
لفهم سبب تخلف الروبوتات عن الحيوانات وقياس مدى ذلك أكمل فريق متعدد التخصصات من العلماء والمهندسين من جامعات الأبحاث الرائدة دراسة تفصيلية لمختلف جوانب تشغيل الروبوتات، ومقارنتها مع نظيراتها في الحيوانات، في بحث نُشر في مجلة Science Robotics. .
وجدت الورقة أنه من خلال المقاييس التي يستخدمها المهندسون. كان أداء المكونات البيولوجية سيئًا بشكل مدهش مقارنة بالأجزاء المصنعة. لكن ما تتفوق فيه الحيوانات هو تكاملها والتحكم في تلك المكونات.
ويضم الفريق إلى جانب دونيلان دكاترة. وسام بوردن، أستاذ مشارك في قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات في جامعة واشنطن ؛ توم ليبي، مهندس أبحاث أول، SRI International؛ كوشيك جايارام، أستاذ مساعد في قسم بول إم رادي للهندسة الميكانيكية بجامعة كولورادو بولدر؛ وسيمون سبونبيرج، أستاذ مشارك في الفيزياء والعلوم البيولوجية في معهد دن فاميلي للتكنولوجيا.
قام الباحثون بدراسة واحد من خمسة “أنظمة فرعية” مختلفة تتحد لتكوين روبوت ركض – الطاقة، والإطار، والتشغيل، والاستشعار، والتحكم – ومقارنتها مع نظيراتها البيولوجية. في السابق، كان من المقبول عمومًا أن تفوق الحيوانات على الروبوتات يجب أن يكون بسبب تفوق المكونات البيولوجية.
يقول ليبي: “الطريقة التي سارت بها الأمور هي أنه، مع بعض الاستثناءات البسيطة، تتفوق الأنظمة الفرعية الهندسية على نظيراتها البيولوجية، وأحيانًا تتفوق عليها بشكل جذري”. “ولكن الأمر الواضح جدًا أيضًا هو أنه إذا قارنت الحيوانات بالروبوتات على مستوى النظام بأكمله، من حيث الحركة، فإن الحيوانات مذهلة. ولم تتمكن الروبوتات من اللحاق بالركب بعد”.
رؤى حول تقدم الروبوتات
وبشكل أكثر تفاؤلاً فيما يتعلق بمجال الروبوتات، لاحظ الباحثون أنه إذا قارنت الوقت القصير نسبيًا الذي استغرقته الروبوتات لتطوير تقنيتها مع الأجيال التي لا تعد ولا تحصى من الحيوانات التي تطورت على مدى ملايين السنين، فإن التقدم كان في الواقع سريعًا بشكل ملحوظ. .
يقول بيردن: “سوف يتحرك بشكل أسرع، لأن التطور غير موجه”. “بينما يمكننا تصحيح كيفية تصميم الروبوتات وتعلم شيء ما في روبوت واحد وتنزيله على كل روبوت آخر، فإن علم الأحياء ليس لديه هذا الخيار. لذلك هناك طرق يمكننا من خلالها التحرك بسرعة أكبر بكثير عندما نقوم بهندسة الروبوتات مقارنة بما نستطيع من خلال التطور – ولكن التطور له بداية هائلة.
أكثر من مجرد تحدي هندسي، توفر روبوتات الجري الفعالة استخدامات محتملة لا حصر لها. سواء كان حل تحديات التوصيل “للميل الأخير” في عالم مصمم للبشر غالبًا ما يكون من الصعب التنقل فيه بالنسبة للروبوتات ذات العجلات، أو إجراء عمليات بحث في بيئات خطرة أو التعامل مع المواد الخطرة، هناك العديد من التطبيقات المحتملة لهذه التكنولوجيا.
الاتجاهات المستقبلية في الروبوتات
ويأمل الباحثون أن تساعد هذه الدراسة في توجيه التطوير المستقبلي في تكنولوجيا الروبوتات، مع التركيز ليس على بناء قطعة أفضل من الأجهزة، ولكن على فهم كيفية دمج الأجهزة الموجودة والتحكم فيها بشكل أفضل. ويخلص دونيلان إلى أنه “بينما تتعلم الهندسة مبادئ التكامل من علم الأحياء، فإن الروبوتات العاملة ستصبح فعالة ومرنة وقوية مثل نظيراتها البيولوجية”.
