روبوت بأنسجة عضلية يُحاكي مشي الإنسان

دار إلى اليسار بمقدار 90 درجة خلال 62 ثانية

روبوت يمكنه المشي والدوران تحت الماء (جامعة طوكيو)

طوّر باحثون في اليابان روبوتاً ذا قدمين مدعوماً بأنسجة عضلية، يستوحي مشية الإنسان.

وأوضحوا أنّ تصميم الروبوت الجديد يجمع بين الأنسجة العضلية والمواد الاصطناعية؛ ما يسمح له بالمشي والدوران، مع الحفاظ على التوازن، ونُشرت النتائج، الجمعة، في دورية «ماتر».

بالمقارنة مع الروبوتات، فإنّ الأجسام البشرية مرنة وقادرة على القيام بحركات دقيقة. وفي السابق، دفعت الأنسجة العضلية، الروبوتات الحيوية إلى الزحف والسباحة بشكل مستقيم للأمام والقيام بالمنعطفات، ولكن بشكل غير حاد.

ومع ذلك، فإنّ القدرة على الدوران والقيام بالدوران بشكل حاد تُعدّ ميزة أساسية للروبوتات لتجنّب العوائق.

ولبناء روبوت أكثر رشاقة يتمتّع بحركات دقيقة، صمم الباحثون روبوتاً هجيناً حيوياً يحاكي مشية الإنسان ويعمل في الماء، ويحتوي على عوامة من «الفوم» ورِجلَين لمساعدته على الوقوف بشكل مستقيم تحت الماء. كما يتكوّن هيكله العظمي بشكل أساسي من مطّاط السيليكون الذي يمكن أن ينحني وينثني ليتوافق مع حركات العضلات.

ثم ربطوا شرائح من أنسجة العضلات الهيكلية المزروعة في المختبر بمطاط السيليكون في كل ساق. وعندما حفّزوا الأنسجة العضلية بالكهرباء، انقبضت العضلة، مما أدّى إلى رفع الساق للأعلى. ثم هبط كعب الساق إلى الأمام عندما تبدّدت الكهرباء.

ومن خلال تبديل التحفيز الكهربائي بين الساقين اليسرى واليمنى كل 5 ثوانٍ، نجح الروبوت الحيوي في «المشي» بسرعة 5.4 ملليمتر/ دقيقة.

وللدوران، حفّز الباحثون بالكهرباء الساق اليمنى مراراً وتكراراً كل 5 ثوانٍ، بينما دعمت الساق اليسرى اتزان الروبوت وعدم سقوطه.

ودار الروبوت إلى اليسار بمقدار 90 درجة خلال 62 ثانية.

وأظهرت النتائج أنّ الروبوت ذا القدمين الذي تحرّكه العضلات، يمكنه المشي والتوقف والقيام بحركات دوران دقيقة.

ويقول الباحث الرئيسي للدراسة من جامعة طوكيو الدكتور شوجي تاكيوتشي: «البحوث حول الروبوتات الحيوية الهجينة، التي هي مزيج من علم الأحياء والميكانيكا، تجتذب الاهتمام مؤخراً، بوصفها مجالاً جديداً للروبوتات التي تتميّز بوظيفة بيولوجية».

وأضاف عبر موقع الجامعة: «استخدام العضلات كمحرّكات يتيح لنا بناء روبوت صغير الحجم وتحقيق حركات فعالة بلمسة ناعمة».

وتابع: «في الوقت الحالي، نحرّك زوجاً من الأقطاب الكهربائية يدوياً لتحريك ساقي الروبوت، ما يستغرق كثيراً من الوقت. لكن في المستقبل، نتوقع زيادة سرعة الروبوت بشكل أكثر كفاءة من خلال دمج الأقطاب الكهربائية فيه».

ويخطّط الفريق أيضاً لتحسين المفاصل والأنسجة العضلية للروبوت لتصبح حركته أكثر تطوراً وقوة.