روبوت ينفّذ مهام دقيقة بإشارات ضوئية فقط

نجح باحثون بجامعة رايس الأميركية في تطوير ذراع روبوتية مرنة قادرة على أداء مهام معقدة، مثل المناورة حول العوائق أو ضرب كرة، دون الحاجة إلى أي إلكترونيات أو أسلاك داخلية.

وأوضح الباحثون أن الروبوت يُوجَّه ويُشغَّل عن بُعد باستخدام أشعة الليزر فقط، ومن المتوقع أن تُسهم هذه التقنية المبتكرة في تطوير أدوات جراحية قابلة للزرع أو آلات صناعية تتعامل مع أجسام حساسة، ونُشرت النتائج، الاثنين، بدورية «Advanced Intelligent Systems».

وعادةً ما تكون الروبوتات التقليدية مصنوعة من هياكل صلبة تحتوي على مفاصل أو عجلات أو مقابض، ما يمنحها نطاق حركة محدوداً ومسبق التحديد. أما الروبوتات اللينة فقد فتحت آفاقاً جديدة، لا سيما في مجالات الطب، حيث يُشترط التفاعل الآمن مع الأنسجة الحساسة. وتُعد الروبوتات اللينة فريدة من نوعها بفضل مرونتها العالية وقدرتها على التحرُّك بحرية دون التقيد بهياكل صلبة.

وتمكّن الفريق من دمج المواد الذكية والتعلُّم الآلي ونظام تحكُّم بصري لتوجيه الذراع الروبوتية المصنوعة من بوليمر حساس للضوء يستجيب لأشعة الليزر عبر الانكماش والانبساط الفوري. وتتحرك الذراع من خلال توجيه الليزر إليها، دون أي مكونات إلكترونية داخلية.

وباستخدام جهاز خاص لتقسيم شعاع الليزر إلى عدة حُزم صغيرة، أمكن تسليط هذه الحزم على نقاط مختلفة من الذراع لتحريكها بدقة في الاتجاهات المطلوبة، بطريقة تُشبه حركة مجسات الأخطبوط. ووفق الباحثين، تُوفّر هذه التقنية تحكماً واسعاً في حركة الذراع، مما يمنحها درجة حرية حركية غير مسبوقة مقارنةً بالروبوتات التقليدية.

ولتمكين الذراع من أداء الحركات المعقّدة، استخدم الفريق شبكة عصبية مدرَّبة تعتمد على الذكاء الاصطناعي لتحليل العلاقة بين أنماط الإضاءة المختلفة وحركات الذراع. ونتيجة لذلك، أصبحت الذراع قادرة على تنفيذ المهام بدقة دون الحاجة إلى توجيه يدوي مباشر في كل مرة.

ويتضمَّن النظام الروبوتي الجديد شبكة عصبية قادرة على التنبؤ بنمط الضوء المناسب لإحداث حركة معينة في الذراع، مما يُبسّط من عملية التشغيل، ويُقلل الحاجة إلى تعليمات تفصيلية من المستخدم.

ويشير الباحثون إلى أن هذه الدراسة تُعد إثباتاً عملياً على إمكانية التحكم الدقيق والفوري في المواد المرنة باستخدام الضوء والذكاء الاصطناعي، ما يُمهِّد الطريق أمام تطوير روبوتات لينة أكثر كفاءة واستجابة.

وبفضل إمكانية التحكم عن بُعد ودون الحاجة إلى أسلاك أو بطاريات داخلية، يُمكن استخدام هذه التقنية في تصنيع أدوات جراحية صغيرة تُزرع داخل الجسم وتُحرَّك ضوئياً من الخارج. وعلى الرغم من أن النموذج الحالي يعمل في بيئة ثنائية الأبعاد، يطمح الباحثون إلى تطوير نسخة ثلاثية الأبعاد باستخدام حساسات وكاميرات إضافية.

ويرى الفريق أن هذا التقدُّم قد يُحدث ثورة في تصميم الروبوتات التي تتطلّب تفاعلاً آمناً ودقيقاً، مثل الأجهزة الطبية القابلة للزرع أو الروبوتات الصناعية التي تتعامل مع المواد الهشة أو غير المنتظمة.