روبوتات مطورة للسباحة والطيران واختراق الجسم البشري

تصاميم مصغّرة جديدة

روبوت «كاسي» برجلين
روبوت «كاسي» برجلين
TT

روبوتات مطورة للسباحة والطيران واختراق الجسم البشري

روبوت «كاسي» برجلين
روبوت «كاسي» برجلين

جذب مهرجان الروبوتات في مدينة فيلادلفيا 4500 عالم متخصص بالروبوتات واستعرض أجهزة تطير وتسبح وتدخل إلى الجسم.

روبوتات جوية ومائية

طارت المروحية الرباعية الآلية التي تماثل النسر حجماً، في أجواء ضفّة النهر الحرجية في مقاطعة شيلكيل، لعدّ الأشجار بعد أن تمّ تصميمها لأداء المهمّة نفسها في غابات جبال الأنديز.
وسبحت روبوتات أخرى تحت المياه، فانتفخت حلقاتها المصنوعة من مادّة تشبه الشباك كقنديل البحر، أثناء التقاطها الصور أو البحث عن مركبات مائية. كما حلّقت روبوتات أخرى في أسراب كالبعوض لاستكشاف المناطق الطبيعية باستخدام تقنية GPS وتحديد أهدافٍ للهبوط. ورأى البعض روبوتات تتدحرج وتجري على أربعة أطراف وكأنّها تتمرّن لتعزيز الأتمتة في مستودعات أمازون.
ظهر هذا المشهد الروبوتي بحلّته الكاملة في صالات مصنع الطلاء السابق الذي يحتضن اليوم مختبرات الهندسة التابعة لجامعة بنسلفانيا. وظهرت أيضاً روبوتات من تصاميم وأحجام مختلفة في كليّة الطبّ التابعة للجامعة بالقرب من مركز سينغ لتكنولوجيا النانو ومركز مؤتمرات بنسلفانيا.
استعرض طلّاب الجامعة وأساتذتها وشركاؤها التجاريون - إلى جانب أفضل باحثي الروبوتات والشركات البارزة في هذا المجال في العالم - عشرات الإبداعات في المؤتمر الدولي للروبوتات والأتمتة الذي ينظّمه معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات سنوياً في نيويورك. شهد المؤتمر مشاركة نحو 4500 ضيف من 89 دولة، ملأوا فنادق المدينة لحضور هذا المهرجان الحاشد الذي يضمّ 96 شريكاً من المجال.
تُقدّر قيمة سوق الروبوتات في الولايات المتحدة بـ80 مليار دولار، وتشهد نمواً ثابتاً بمعدّل 18 في المائة على أساسٍ سنوي.
ولكنّ بعض علماء الروبوتات في جامعة بنسلفانيا يشعرون بالقلق بسبب المسائل الأخلاقية المحيطة بابتكاراتهم التي تستخدم للقتل. وناقشت بريتاني شيلدز، المحاضرة في الهندسة البيولوجية، الكثير من هذه المسائل في مادّة أساسية حول أخلاقيات صناعة الروبوتات في الجامعة.

تصاميم مصغّرة

ينتمي الكثير من الابتكارات التي عُرضت في المؤتمر إلى فئة الروبوتات الدقيقة والحساسة، وأبرزها الروبوت الغوّاص الذي طوّره جونغشينغ تشن، طالب في مرحلة الدكتوراه في جامعة بنسلفانيا، وزوّده بألواح جانبية تتوسّع وتقفل كقنديل البحر، مستوحياً تصميمه من الأوريغامي، فنّ طي الأوراق الياباني الشهير.
من جهتها، صنعت جيداليا نيزنيك، طالبة أخرى في مرحلة الدكتوراه، طوافة رباعية صغيرة تهبط في خزّان مائي بحجم حمّام سباحة، يحتوي على خمس مراسٍ صغيرة عائمة تتجمّع أوتوماتيكيا لاستقبال الطوافة بمساعدة وحدات مغناطيسية.
• درونات مصغّرة. جذبت روبوتات كثيرة مشاركة في المعرض أنظار الحاضرين بصغر حجمها وبساطة تصميمها. على سبيل المثال، تتميّز طائرة الدرون «بيكوليسّيو 2» - الاسم مستقى من كلمة «الأصغر» بالإيطالية واستُخدم لتكريم مطوّرها مات بيكولي - بحجمٍ صغير يتّسع في راحة يد طفل، وتستخدم مشغّلاً ميكانيكياً واحداً للاستجابة للمحفّزات – مثل ضوء خفيف أو تيّار هوائي.
شرح درو كورتيس، رئيس الفريق المطوّر لـ«بيكوليسّيمو 2»، أنّه يمكن استخدام هذه الطائرة الآلية للبحث والإنقاذ أو في تمشيط المناطق الجغرافية، لافتاً إلى أنّ هذه الطائرات الزهيدة قادرة على الطيران في مجموعة تشبه «سرباً» من الطيور الطنّانة.
كما تستطيع بعض طائرات الدرون الأخرى عدّ وقياس الأشجار في الغابة – «كما يفعل محرّك غوغل مع الطرقات». تحلّق طائرة «فالكون 4» مثلاً لمدّة 35 دقيقة، مستخدمة بطارية ليثيوم آيون تزن ثلث وزن أنظمة بوليمرات الليثيوم القديمة.
• كاميرات الحدث «Event - based cameras». تستخدم هذه الكاميرات تقنية الليدار أو ما يعرف بـ«تحديد المدى عن طريق الضوء أو الليزر» بدل تراكم الضوء التقليدي على العدسة، لتعالج فوراً كمّاً أكبر من المعلومات الصادرة عن الجسم الذي تصّوره. تنتمي هذه الكاميرا إلى «جيل المستقبل»؛ لأنّها تتألّف من عدد من الكاميرات المتناهية الصغر (الواحدة منها بحجم البيكسل) التي تدمج البيانات في صورة أكثر وضوحاً. تحاكي هذه الطريقة عمل العين البشرية إلى حدٍّ بعيد، على اعتبار أنّ البشر يحتاجون عادة إلى بيانات أقلّ بكثير من الكاميرا التقليدية للمعالجة. وتجدر الإشارة إلى أنّ هذه الكاميرات الأشبه بالبيكسلات أقلّ كلفة بكثير من الكاميرات التقليدية.
• روبوتات متناهية الرقّة. طوّرت إحدى المجموعات البحثية روبوتات نحيفة ورقيقة بحجم الشعرة. يقول أحد الباحثين من الفريق، إنّ «عرض الروبوت الواحد منها لا يتعدّى 300 ميكرون»، واصفاً إيّاها بالروبوتات الغبية التي لا تستشعر، بل تتحرّك استجابة للضوء، ومن المتوقّع أن تستخدم في تطبيقات طبية كتجميع العلاجات الجينية في الجسم. ويؤكّد الباحث أنّ تعريض هذه الروبوتات – التي تتألّف من سلاسل قصيرة من الأقطاب الكهربائية والخلايا الضوئية - للضوء سيجعلها تتحرّك بسرعة أكبر.
* «فيلادلفيا إنكويرير»
- خدمات «تريبيون ميديا»



«طلاء شمسي» لشحن السيارات الكهربائية

«طلاء شمسي» لشحن السيارات الكهربائية
TT

«طلاء شمسي» لشحن السيارات الكهربائية

«طلاء شمسي» لشحن السيارات الكهربائية

في المستقبل، يمكن تغطية سيارتك الكهربائية بألواح شمسية -ليس فقط على السطح، ولكن في جميع أنحاء الجزء الخارجي من السيارة- بفضل طلاء خاص.

وسواء كنت تقود السيارة أو كانت متوقفة، يمكن لهذا الطلاء الشمسي حصاد الطاقة من الشمس، وتغذيتها مباشرة في بطارية السيارة الكهربائية. وربما يبدو الأمر وكأنه شيء من كتاب خيال علمي، إلا أن الباحثين في شركة «مرسيدس بنز» يعملون بالفعل على جعله حقيقة واقعة.

عجينة لطلاء شمسي

يقول يوشين شميد، المدير الأول لشركة «مستقبل القيادة الكهربائية» Future Electric Drive، للبحث والتطوير في «مرسيدس بنز» الذي يستكشف تقنيات السيارات الكهربائية في مرحلة مبكرة: «نحن ننتج مئات السيارات يومياً، وسطح السيارة مساحة كبيرة جداً. فلماذا لا نستخدمها لحصاد طاقة الشمس؟».

إن المادة الكهروضوئية التي تبحثها شركة مرسيدس تشبه العجينة التي يمكن وضعها على الجزء الخارجي للسيارة. يبلغ سمك الطلاء 5 ميكرومترات فقط (يبلغ متوسط ​​سمك شعرة الإنسان نحو 100 ميكرومتر)، ويزن 50 غراماً لكل متر مربع.

وقود شمسي لآلاف الكيلومترات

في سيارة رياضية متعددة الأغراض SUV متوسطة الحجم، ستشغل العجينة، التي تطلق عليها مرسيدس أيضاً طلاءً شمسياً، نحو 118 قدماً مربعة، ما ينتج طاقة كافية للسفر لمسافة تصل إلى 7456 ميلاً (12000 كم) في السنة. ويشير صانع السيارة إلى أن هذا يمكن أن يتحقق في «ظروف مثالية»؛ وتعتمد كمية الطاقة التي ستحصدها هذه العجينة بالفعل على قوة الشمس وكمية الظل الموجودة.

طلاء مرن لصبغ المنحنيات

ولأن الطلاء الشمسي مرن، فيمكنه أن يتناسب مع المنحنيات، ما يوفر فرصاً أكبر للطاقة الشمسية مقارنة بالألواح الشمسية الزجاجية التي لا يمكن ثنيها، وبالتالي لا يمكن تثبيتها إلا على سقف السيارة أو غطاء المحرك. يُعدّ الطلاء الشمسي جزءاً من طلاء متعدد الخطوات يتضمن المادة الموصلة والعزل والمادة النشطة للطاقة الشمسية ثم الطلاء العلوي لتوفير اللون (يشكل كل ذلك معاً عمق بـ5 ميكرونات).

لن تكون هذه الطبقة العلوية طلاءً قياسياً للسيارات لأنها لا تحتوي على صبغة. بدلاً من ذلك، ستبدو هذه الطبقة أشبه بجناح الفراشة، كما يقول شميد، وستكون مادة شديدة الشفافية مليئة بجسيمات نانوية تعكس الأطوال الموجية من ضوء الشمس. كما يمكن تصميمها لتعكس أطوال موجية محددة، ما يعني أن السيارات الكهربائية يمكن أن تأتي بألوان أخرى.

وسيتم توصيل الطلاء الشمسي أيضاً عن طريق الأسلاك بمحول طاقة يقع بجوار البطارية، الذي سيغذي مباشرة تلك البطارية ذات الجهد العالي.

تأمين أكثر من نصف الوقود

ووفقاً للشركة فإن متوسط سير ​​السائق هو 32 ميلاً (51.5 كم) في اليوم؛ هناك، يمكن تغطية نحو 62 في المائة من هذه الحاجة بالطاقة الشمسية من خلال هذه التكنولوجيا. بالنسبة للسائقين في أماكن مثل لوس أنجليس، يمكن أن يغطي الطلاء الشمسي 100 في المائة من احتياجات القيادة الخاصة بهم. يمكن بعد ذلك استخدام أي طاقة إضافية عبر الشحن ثنائي الاتجاه لتشغيل منزل شخص ما.

على عكس الألواح الشمسية النموذجية، لا يحتوي هذا الطلاء الشمسي على أي معادن أرضية نادرة أو سيليكون أو مواد سامة أخرى. وهذا يجعل إعادة التدوير أسهل. وتبحث «مرسيدس» بالفعل عن كيفية جعل إصلاحه سهلاً وبأسعار معقولة.

يقول شميد: «قد تكون هناك مخاوف من أن سيارتي بها خدش، فمن المحتمل أن لوحة الباب معطلة»، وتابع: «لذا اتخذنا احتياطاتنا، ويمكننا بسهولة القول إن لدينا تدابير مضادة لذلك».

ومع تغطية المركبات الكهربائية بالطلاء الشمسي، لن يكون هناك الكثير من القلق بشأن شبكات الشحن، أو الحاجة إلى قيام الناس بتثبيت أجهزة الشحن في منازلهم. ويقول شميد : «إذا كان من الممكن توليد 50 في المائة أو حتى أكثر من قيادتك السنوية من الشمس مجاناً، فهذه ميزة ضخمة ويمكن أن تساعد في اختراق السوق».

ومع ذلك، فإن حقيقة طلاء سيارتك الكهربائية بالطاقة الشمسية لا تزال على بعد سنوات، ولا تستطيع مرسيدس أن تقول متى قد يتم طرح هذا على طرازاتها، لكنها شركة واثقة من تحقيقها.

* مجلة «فاست كومباني»، خدمات «تريبيون ميديا».

اقرأ أيضاً