روبوت يمكن ارتداؤه على ساعد اليد.. لحمل الأثقال

يساعد المعاقين والمسنين التواقين إلى حمل أحفادهم

روبوت يمكن ارتداؤه على ساعد اليد.. لحمل الأثقال
TT

روبوت يمكن ارتداؤه على ساعد اليد.. لحمل الأثقال

روبوت يمكن ارتداؤه على ساعد اليد.. لحمل الأثقال

هل أنت بحاجة إلى رفع شيء ثقيل؟ إليك جهازا روبوتيا اخترعه طلاب يدرسون الهندسة يساعد في رفع ثقل إضافي بمقدار 18 كيلوغراما. وهذا الوزن يضاهي وزن طفل عمره أربع سنوات، إذ يقوم ساعد الربوت بجعل ثقل الطفل مضاهيا لرفع كوب من الشاي. ويبدو «ذراع تيتان» (Titan Arm) هذا أشبه بزي بطل متفوق، لكن مبتكريه يقولون إنه مصمم للأشخاص العاديين من الذين يعانون الإعاقة الجسدية، أو هم في مرحلة التأهيل الجسدي، أو الذين يحتاجون إلى قوة عضلية إضافية للقيام بأعمالهم.
وعلى الصعيد الفني، فإن الجهاز هذا ليس موصولا بأسلاك خارجية، وهو يركب على الجزء العلوي من الجسد، ويعمل بالبطارية لتحريك الذراع الموصولة إلى الرزمة المركبة على الظهر. وحاز الفريق الذي اخترع وصمم ذراع «تيتان» هذا الكفء جدا على صعيد التكلفة، ما لا يقل عن 75 ألف دولار من الجوائز.
ويقول روبرت كاربك، رئيس دائرة الهندسة الميكانيكية في جامعة بنسلفانيا: «إنهم شيدوا شيئا يمكن للأفراد الرجوع إليه عند الحاجة». وأضاف: «طبعا، فإنه يمت بوضوح إلى ما نشاهده في أفلام الخيال العلمي عندما يستخدم الرجل المتفوق هيكلا خارجيا لتعزيز قواه».

* روبوتات الذراع
وقد شيد المشروع على أساس دراسات حالية طالت مثل هذه المعدات الجسدية، التي ندعوها أحيانا «الروبوتات التي يمكن ارتداؤها». وكانت شركات الأبحاث قد شيدت هياكل خارجية لاستخدامها في الأجزاء السفلية من الجسم البشري التي من شأنها مساعدة المشلولين والمعاقين جسديا على السير، رغم أن الطرز الحالية لم يوافق عليها بعد لبيعها بالتجزئة وقد تكلف نحو 100 ألف دولار. ويعمل «ذراع تيتان» هذا بالتركيز على مفصل ميكانيكي واحد، وهو الكوع، مما يوفر للمستخدم قوة إضافية قدرها 18 كيلوغراما. وقرر الفريق استخدام نظام التشغيل بالكابل، أي بطريقة مماثلة لمكابح الدراجة الهوائية. وتستمد الذراع قوتها من رزمة بطاريات يمكن ارتداؤها على الظهر بغية تسهيل الحركة المراد تحقيقها.
ويقوم مقبض يدوي بالتحكم في الكابلات الآلية، التي تقوم بعمليات رفع الذراع وتنزيلها، كما تقوم المستشعرات بقياس مدى حركة مرتدي الجهاز لمساعدته على تعقب مدى نجاح العملية.
وكان طلاب جامعة بنسلفانيا قد اندفعوا إلى هذا العمل، آملين إعادة قدرة الحركة إلى الأشخاص الذين يعانون الصدمات والرضوض، ومساعدة الآخرين أيضا من الذين يقومون بأعمال متكررة ثقيلة لمنع تعرضهم للأذى، وفقا لنيك باروتا أحد أعضاء الفريق الذي تابع قائلا: «عندما شرعنا نتحدث إلى المعالجين الجسديين الذين من المتوقع أن يستخدموا الجهاز هذا، أو الذين تعرضوا لإصابات، ازدادنا اندفاعا وتحفزا». وكان باروتا وزملاؤه في الصف الدراسي، مثل إليزابيث بياتي، ونيك ماغ جل، ونيكو فلاديميروف، قد انطلقوا في العام الماضي بمشروع لتطوير جهاز خفيف الوزن، يكون في متناول الجميع سعرا، ويركب على ذراع اليمين. وتقول بياتي في حديث نقلته «الدايلي ميل» البريطانية، إنهم قاموا بنمذجة قطع وأجزاء مستخدمين طابعات ثلاثية الأبعاد، وبرامج تصميمية كومبيوترية، ليصنعوا في النهاية غالبية الأجزاء من الألمنيوم. ويكلف الإنتاج النهائي أقل من 2000 دولار، ويزن نحو 8 كيلوغرامات، أي أقل من حقيبة الظهر التي تحملها بياتي معها عادة.
وقد لاقت ذراع «تيتان» استقبالا حارا من الذين يتوقعون استخدامها، خاصة الأجداد والجدات التواقين إلى حمل أحفادهم، من الذين لا يستطيعون ذلك بمفردهم. «فقد وجدنا أن بعضهم لا يستطيع حتى حمل مقلاة من حديد الصلب لتحضير وجباته الغذائية». ويقول الخبراء إن المعمرين من السكان يمثلون قاعدة استهلاكية واسعة لمثل هذه الهياكل الآلية الخارجية، التي جرى البحث فيها أصلا للاستخدامات العسكرية.
وهنالك بالتأكيد سوق لهذه المعدات، لكنها شرعت تبرز ببطء نظرا لأنها ليست كاملة التجهيز بعد. وكان تصميم ذراع «تيتان» قد أعجبت يونغ - لاي بارك الأستاذ المساعد في علوم الروبوتات بجامعة «كارنيغي ميلون» في مدينة بتسبرغ الأميركية. فقد لاحظ أن تكلفتها المتدنية تعود إلى قطعها وأجزائها فقط، وليس الرواتب وتكلفة التسويق التي تتضمنها عادة المنتجات الأخرى. وتتركز أبحاث بارك حاليا على جعل الهياكل الخارجية أقل ملحوظية، كأن تكون على شاكلة معدات «الرجل الوطواط»، وليس «الرجل الحديدي».



لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني
TT

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

صمم نظام ذكاء اصطناعي جديد توربين رياح لأول مرة في التاريخ، وفقاً لمطوره.

نظام ذكاء هندسي ثوري

وأعلنت شركة «EvoPhase» البريطانية أن الذكاء الاصطناعي الخاص بها تخلى عن جميع القواعد الراسخة في هندسة مثل هذه الأجهزة. وبناءً على اختباراتها، فإن اختراعها أكثر كفاءة بسبع مرات من التصميمات الحالية.

تتكون «شفرة برمنغهام» The Birmingham Blade -كما تسمي الشركة التوربين- من ست أذرع موازية للأرض متصلة بمحور عمودي مركزي. وتحتوي كل ذراع على شفرة رأسية، وسطح به موجتان تغيران زاوية هجومهما عبر ارتفاعها وطولها.

لعمل مع سرعات رياح منخفضة

يتم تحسين توربينات الرياح التقليدية لسرعات رياح تبلغ نحو 33 قدماً في الثانية. في المقابل، تم تصميم «الشفرة» لسرعات الرياح المتوسطة المنخفضة النموذجية للمناطق الحضرية مثل برمنغهام، والتي تبلغ نحو 12 قدماً في الثانية. هذا يزيد قليلاً عن ثمانية أميال (13كلم تقريباً) في الساعة.

وتم تحسين التصميم للعمل بين المباني الشاهقة التي تنتج أنماط اضطراب تؤثر على فاعلية تصميمات التوربينات الحضرية الأخرى. وإذا ثبت أن هذا صحيح، فقد يفتح التصميم الباب أمام إنتاج كهرباء غير محدود في المباني المكتبية والسكنية بتكلفة تكاد تكون معدومة.

يقول ليونارد نيكوسان، كبير مسؤولي التكنولوجيا في الشركة، في بيان صحافي: «كان استخدام الذكاء الاصطناعي ضرورياً للتحرر من التحيزات طويلة الأمد التي أثرت على تصميمات التوربينات خلال القرن الماضي. سمح لنا الذكاء الاصطناعي باستكشاف إمكانيات التصميم خارج نطاق التجارب البشرية التقليدية».

وفقاً لنيكوسان، تمكن المصممون من «توليد واختبار وتحسين أكثر من 2000 تصميم لتوربينات الرياح في غضون أسابيع قليلة، ما أدى إلى تسريع عملية التطوير لدينا بشكل كبير وتحقيق ما كان يستغرق سنوات وملايين الجنيهات من خلال الطرق التقليدية».

سحر «التصميم التطوري»

«التصميم التطوري الموجه بالذكاء الاصطناعي» هو منهجية تقوم على نفس فكرة الانتقاء الطبيعي. تبدأ العملية بتوليد آلاف المتغيرات التصميمية التي يتم تقييمها وفقاً لوظيفة «البقاء للأفضل»، والتي تحدد مدى نجاح كل متغير في تلبية أهداف المشروع. ويختار الذكاء الاصطناعي أفضل البدائل لاستخدامها أساساً لتكرارات جديدة، وإعادة الجمع بين الميزات وتنويعها لتطوير إصدارات محسنة.

تتكرر هذه الخطوات حتى يصل الذكاء الاصطناعي إلى حل يحقق تحسين جميع العلامات المهمة مثل الكفاءة الديناميكية الهوائية، والاستقرار الهيكلي، والوزن، أو الاكتناز.

تقول الشركة إن عمليتها تتجنب التحيزات البشرية الموجودة في الهندسة التقليدية. بطبيعتها، تكون الهندسة التقليدية محدودة بالأفكار والمعرفة السابقة.

من ناحية أخرى، يستكشف الذكاء الاصطناعي مجموعة واسعة من الاحتمالات دون القيود في العقل البشري. عندما تجمع بين جيل الذكاء الاصطناعي والتكرار التطوري، يمكن أن يؤدي هذا إلى نتائج مبتكرة تتحدى غالباً الفطرة السليمة ولكنها لا تزال تعمل.

إن نهج التصميم التطوري هذا ليس جديداً تماماً، إذ استخدمت صناعة الطيران والفضاء برامج بهذه القدرات لسنوات. ومثلاً استخدمت شركة «إيرباص»، بالتعاون مع شركة «أوتوديسك»، عملية مماثلة لتصميم حاجز مقصورة خفيف الوزن للغاية لطائراتها من طراز A320وظهرت النتيجة مستوحاة من هياكل العظام الطبيعية، ما أدى إلى انخفاض الوزن بنسبة 45 في المائة مقارنة بالهياكل المماثلة المصممة بالطرق التقليدية.

كما طبقت شركة «جنرال إلكتريك» الخوارزميات التطورية في إعادة تصميم حامل محرك نفاث جديد، مما أدى إلى انخفاض وزن القطعة بنسبة 80 في المائة. وتستخدم وكالة «ناسا» أيضاً هذه التقنية منذ سنوات، ففي عام 2006 استخدمت الوكالة خوارزمية تطورية لتصميم «هوائي متطور».

نجاح توربين «برمنغهام بليد»

لقد طبق فريق المصممين بقيادة الدكتور كيت ويندوز - يول من جامعة برمنغهام هذه العملية التطورية لحل مشكلة تكافح العديد من تصميمات التوربينات لمعالجتها: كيفية العمل بكفاءة في البيئات الحضرية، حيث تكون الرياح أبطأ وأكثر اضطراباً بسبب المباني.

ويقول نيكوسان: «كنا بحاجة إلى توربين يمكنه التقاط سرعات الرياح المنخفضة نسبياً في برمنغهام مع إدارة الاضطرابات الناجمة عن المباني المحيطة. وكان لا بد أن يكون التصميم أيضاً مضغوطاً وخفيف الوزن ليناسب التركيبات على الأسطح».

* مجلة «فاست كومباني» خدمات «تريبيون ميديا»