روبوت لين يستعير الحيلة الأكثر فاعلية لدى الأخطبوط

لطالما قيدت الروبوتات تحت الماء بنية هندسية مألوفة: هياكل صلبة، ومعالجات مركزية، وحركات مبرمجة مسبقًا تعمل بأفضل شكل عندما تكون البيئة قابلة للتنبؤ. لكن قاع المحيط ليس كذلك. التيارات تتغير، والرؤية تنخفض، والتضاريس تتبدل من دون إنذار. لهذا تبرز ذراع روبوتية لينة جديدة من المعهد الإيطالي للتكنولوجيا. فبدلًا من مقاومة تعقيد المحيط بمزيد من التحكم من الأعلى إلى الأسفل، توزع المنظومة الإدراك والفعل عبر الذراع نفسها.

الإلهام يأتي من الأخطبوط، الذي يتميز جهازه العصبي بقدر كبير من اللامركزية. ووفقًا للباحثين، فإن نحو 60% من عصبونات الحيوان موزعة عبر أذرعه الثمانية، ما يسمح بالمعالجة المحلية والاستجابة المنعكسة من دون انتظار تعليمات من دماغ مركزي. وقد ترجم فريق IIT هذا المبدأ إلى بنية من السيليكون والإلكترونيات صممت للاستكشاف تحت الماء.

كيف تعمل الذراع

يبلغ طول اللوامس الروبوتية 41 سنتيمترًا وقطرها 4 سنتيمترات عند القاعدة. وتحمل 10 ممصات اصطناعية تضيق نحو الطرف، محاكية ترتيب ذراع الأخطبوط الحقيقي. وما يميز التصميم ليس فقط ليونته، بل فلسفة التحكم فيه. فالذراع لا تعتمد على كاميرات أو حواسيب خارجية أو طبقة أوامر مركزية للاستجابة الأساسية عند التلامس.

يحتوي كل ممص على ثلاثة أزواج من الثنائيات الباعثة للضوء والمستشعرات الضوئية، وهي مكونات تقيس الضوء المنعكس. وعندما يلامس جسم ما أحد الممصات، يتشوه السيليكون ويتغير نمط الانعكاس. وتحول المنظومة هذا التغير إلى ثلاثة أنواع من المعلومات: هل حدث تلامس، وكمية القوة المطبقة، والزاوية التي جاء منها التلامس.

الأداء المعلن دقيق. إذ تبلغ الحساسية نحو 400 ملي فولت لكل نيوتن، مع هامش خطأ في القوة لا يتجاوز 0.1 نيوتن. كما أن الدقة الاتجاهية جيدة أيضًا، مع خطأ أقصى أقل من 18 درجة، ومتوسط يقارب 8 درجات. وتكتسب هذه الأرقام أهميتها لأنها تظهر أن الباحثين لا يقتبسون تشريح الأخطبوط لمجرد الشكل، بل يبنون نظام استشعار قادرًا على دعم المناولة المفيدة في البيئات غير المأمونة.

الإدراك والفعل في المكان نفسه

وصفت المؤلفة الرئيسية باربرا مازولاي التصميم بأنه نموذج يدمج الإدراك والفعل ويوزعهما عبر الجسم كله. وتلخص هذه العبارة الأهمية الأوسع للمشروع. ففي كثير من الروبوتات، يحدث الاستشعار في مكان، والحوسبة في مكان آخر، والحركة في موضع ثالث. أما الذراع المستوحاة من الأخطبوط فتمحو هذه الفوارق. فالممص لا يكتفي بإرسال البيانات إلى الأعلى، بل يفسر التلامس المحلي ويشارك مباشرة في استجابة القبضة.

The moment contact is detected, each sucker fires independently – no central command needed
في اللحظة التي يُكتشف فيها التلامس، يعمل كل ممص بشكل مستقل من دون حاجة إلى أمر مركزي

ولذلك فوائد عملية تحت الماء. فعندما تجعل تأخيرات الاتصال أو الظروف المليئة بالضجيج التحكم المركزي مرهقًا، يمكن أن تحسن الاستقلالية المحلية سرعة الاستجابة. كما أن النظام الموزع قد يكون أكثر قدرة على الصمود عند حدوث تماس غير متوقع مع أسطح غير منتظمة أو أجسام حساسة أو تضاريس مزدحمة.

لماذا يهم هذا استكشاف قاع المحيط

يمثل المحيط أحد أوضح الأمثلة على الحالات التي قد يتفوق فيها الإلهام البيولوجي على الافتراضات الروبوتية التقليدية. فآلة تعمل قرب قاع البحر قد تحتاج إلى اللمس قبل أن ترى بوضوح، وأن تتكيف من دون انتظار تعليمات تفصيلية، وأن تمسك من دون إتلاف ما تواجهه. الأجسام اللينة والمنعكسات المحلية مناسبان تمامًا لهذه المتطلبات.

تشير ذراع IIT إلى مسار نحو هذا المستقبل. فبدلًا من اعتبار الذكاء اللامركزي ميزة برمجية فوق منصة صلبة، دمجه الفريق في ميكانيكا التلامس نفسها. والنتيجة روبوت يبدو مصممًا ليتفاعل طبيعيًا عندما يرفض المحيط التعاون.

والدلالات تتجاوز العلوم البحرية. فكل مجال يحتاج إلى مناولة آمنة في مساحات غير متوقعة يمكن أن يستفيد من هذا النموذج. لكن العمل تحت الماء هو المكان الذي يبدو فيه هذا المفهوم أكثر إقناعًا مباشرة، لأن الروبوتات المركزية المعتمدة على الرؤية تواجه هناك أكبر قدر من الصعوبة.

التحول الأوسع في تصميم الروبوتات

على مدى سنوات، كان الأداء العالي في الروبوتات يعني غالبًا المزيد من المستشعرات والمزيد من الحوسبة والمزيد من التخطيط الصريح. أما هذا المشروع فيشير إلى اتجاه مختلف. فهو يجادل بأن الذكاء يمكن توزيعه على الجسم، وأن شكل الروبوت ومادته يمكن أن يتحملا جزءًا من العبء الحوسبي. وبعبارة أخرى، لا توجد منظومة التحكم في الشفرة فقط، بل في البنية نفسها.

هذا لا يجعل الأنظمة المركزية عفا عليها الزمن. لكنه يشير إلى أن الجيل القادم من روبوتات الميدان قد يكون أقوى عندما يمزج بين التخطيط المركزي والذكاء المحلي المتجسد. وقد حل الأخطبوط هذه المشكلة منذ زمن بعيد. والمهندسون يلحقون به الآن.

  • الذراع الروبوتية اللينة مستوحاة من الجهاز العصبي اللامركزي لدى الأخطبوط.
  • كل ممص اصطناعي يستشعر التلامس والقوة والزاوية باستخدام الثنائيات الباعثة للضوء والمستشعرات الضوئية.
  • يعمل النظام من دون كاميرات أو حواسيب خارجية أو تحكم مركزي للاستجابة المحلية.
  • صُمم هذا النهج لتحسين الأداء في التضاريس المائية غير المتوقعة.

هذه المقالة مبنية على تقرير من New Atlas. اقرأ المقال الأصلي.

Originally published on newatlas.com