نجح فريق من كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة فيرجينيا الأميركية في تطوير تقنية مبتكرة لبناء روبوتات لينة قادرة على السير فوق سطح الماء.
وأوضح الباحثون أن التقنية تمهّد الطريق لاستخدام تلك الروبوتات مستقبلاً في مهام حيوية مثل مراقبة التلوث البيئي، وجمع عينات المياه، واستكشاف المناطق المغمورة بالفيضانات التي يصعب على البشر الوصول إليها، ونُشرت النتائج، الاثنين، بدورية «Science Advances».
والروبوتات اللينة هي جيل جديد من الروبوتات المصنوعة من مواد مرنة تشبه المطاط أو البوليمرات، مما يمنحها قدرة أكبر على التكيف مع البيئات المختلفة مقارنةً بالروبوتات التقليدية الصلبة. وتتميز بخفتها وأمانها وسهولة حركتها، مما يجعلها مثالية للاستخدام في مجالات دقيقة مثل الرعاية الصحية، والاستشعار البيئي، واستكشاف المناطق الخطرة.
واستلهم الفريق تصميم الروبوتات الجديدة من العناكب المائية التي تستطيع السير بخفة فوق سطح الماء بفضل أرجلها الطويلة والمرنة. وقد حاول الباحثون محاكاة هذه الآلية الطبيعية عبر تطوير تقنية تصنيع مبتكرة أطلقوا عليها اسم (HydroSpread)، وهي الأولى من نوعها في مجال الروبوتات اللينة.
في السابق، كان لا بد من تصنيع الأغشية الرقيقة والمرنة المستخدمة في الروبوتات اللينة على أسطح صلبة مثل الزجاج، ثم نقلها بعناية إلى الماء، وهي عملية دقيقة وغالباً ما كانت تؤدي إلى تمزق الأغشية.
أما التقنية الجديدة فقد تجاوزت هذه العقبة باستخدام سطح السائل نفسه كمنصة عمل. فعند وضع قطرات من البوليمر السائل على الماء، تنتشر طبيعياً لتشكّل أغشية فائقة الرقة ومتجانسة، ثم يُستخدم شعاع ليزر مضبوط بدقة لنقش هذه الأغشية في أشكال وأنماط معقدة مثل الدوائر أو الشرائط.
وباستخدام هذه الطريقة، ابتكر الباحثون نموذجين أوليين للروبوتات، هما «HydroFlexor» الذي يسبح على سطح الماء بحركات تشبه الزعانف، و«HydroBuckler» الذي يسير إلى الأمام عبر أرجل تنثني بطريقة مستوحاة من حركة الحشرات المائية.
وفي المختبر، جرى تشغيل النماذج باستخدام مصدر حرارة يعمل بالأشعة تحت الحمراء، حيث تؤدي حرارة الضوء إلى انحناء أو انبعاج طبقات الغشاء، مما يولّد حركات السير أو التجديف على سطح الماء. كما تمكن الباحثون من التحكم في سرعة الروبوتات وتغيير اتجاهها عبر تشغيل ووقف الحرارة بشكل متكرر.
ووفق الباحثين، فإن فوائد هذه التقنية لا تقتصر على الروبوتات اللينة فحسب، إذ إنها تبسّط عملية تشكيل الأغشية الرقيقة الحساسة دون إتلافها، مما يفتح الباب أمام ابتكارات جديدة مثل المستشعرات الطبية القابلة للارتداء، والإلكترونيات المرنة، وأجهزة المراقبة البيئية، وهي أدوات يجب أن تكون رقيقة، ولينة، ومتينة في آن واحد، خصوصاً في البيئات التي لا تصلح فيها المواد الصلبة التقليدية.
ويتوقع الفريق أن تعمل النسخ المستقبلية من هذه الروبوتات بالطاقة الشمسية، أو بالحقول المغناطيسية، أو عبر سخانات دقيقة مدمجة، مما يمهّد الطريق أمام تطوير روبوتات لينة مستقلة قادرة على التكيّف والتحرك ذاتياً.
