ننسى المعادن. عندما يتعلق الأمر بالروبوتات، فإن المستقبل ناعم واسفنجي

في مكان ما في المختبر، هناك شيء يتلوى. إنه روبوت ثعبان البحروالسباحة بصمت عبر خزان مياه مالحة ضخم ومظلم؛ حركاتها الإيقاعية الشبيهة بالشريط تحاكي حركات نظيرتها الطبيعية. أم أنها روبوت مستوحى من الأخطبوط، يبدو وكأنه نوع من الأشياء H.P. ربما كان لافكرافت يحلم لو ولد بعد 100 عام وأصبح عالمًا في مجال الروبوتات بدلاً من كاتب رعب؟

ربما ليس أيًا من هؤلاء. ربما يكون غلافًا مطاطيًا ناعمًا، ملفوفة حول قلب الإنسان، وإعطائه ضغطات مطمئنة منتظمة للسماح له بمواصلة النبض في مواجهة قصور القلب. أو أ القابض هيدروجيل والتي يمكنها الوصول إلى سمكة السباحة والإمساك بها، وتأمينها دون إيذاءها. أو. أو. أو.

والحقيقة هي أنه لا يوجد نقص في الأمثلة من مجال الروبوتات الناعمة المزدهر. واحدة من أكثر المجالات إثارة وسرعة التطور في أبحاث الروبوتات، هذه الروبوتات لا تشبه الآلات المعدنية الصلبة التي وعدنا بها الخيال العلمي. إنها مصنوعة من مواد مطاطية. كما أنها أرخص بكثير في البناء، وتزن أقل بكثير، وتوفر مرونة أكبر بكثير ومتانة (ربما على نحو غير متوقع، نظرًا لموادها الناعمة). وفي هذه العملية، يقومون بتغيير ما نعتبره روبوتًا - ويثبتون أنهم مفيدون للغاية في هذه العملية.

روبوت ذو ألف استخدام

إن الطفرة الحالية للروبوتات الناعمة في عالم يهيمن عليه المعدن سابقًا لا تأخذ أي شيء بعيدًا عن الروبوتات التقليدية التي تصنعها شركات مثل بوسطن ديناميكس. إن التقدم في مجال الروبوتات الصلبة التقليدية، في السنوات القليلة الماضية وحدها، قد منحنا جميع أنواع الآلات متعددة الاستخدامات القادرة على القيام بكل شيء بدءًا من أعمال التجميع الدقيقة على خطوط الإنتاج إلى أداء الرقصات, يعرض الباركور او حتى الشقلبات الخلفية التي تستحق الأولمبياد. لكن هذه الروبوتات التقليدية ليست جيدة لكل شيء.

إنهم بارعون في تنفيذ نفس المهمة عدة مرات متتالية، وهو بالضبط ما هو مطلوب إذا كانوا، على سبيل المثال، يساعدون في تجميع أجهزة iPhone على حزام ناقل في مصنع Foxconn. لكن قم بإزالتهم من المجال المنظم الذي اعتادوا العمل فيه، وفجأة يمكن لدقتهم المذهلة أن تفعل ذلك تختفي في لحظة.

وهذا أمر مثير للإشكالية لعدة أسباب، ليس أقلها حقيقة مفادها أن الروبوتات سوف تعمل على نحو متزايد جنباً إلى جنب مع البشر وغيرهم من الأحياء. قد يعني هذا العمل بشكل مباشر مع البشر كزملاء. ويمكن أن يعني أيضًا مستوى أقرب من التفاعل، مثل الروبوت المذكور أعلاه والذي يهدف إلى الحفاظ على نبض قلب الشخص في مواجهة فشل القلب والأوعية الدموية المحتمل. هذه السيناريوهات هي التي أدت جزئيًا إلى زيادة شعبية الروبوتات الناعمة.

"[أحد مجالات التطبيقات المثيرة الأخرى للروبوتات الناعمة هو قطاع البحث والإنقاذ،" جيادا جربوني، زميل ما بعد الدكتوراه في جامعة ستانفورد، الذي أعطى العام الماضي أ محادثة تيد بعنوان "الإمكانات المذهلة للروبوتات المرنة والناعمة"، قال لموقع Digital Trends. "[في المختبر الذي أعمل فيه]، هناك فريق متحمس للغاية من الزملاء الذين يستكشفون كيف يمكن روبوت ناعم ينمو من الطرف - مثل النبات، أو بشكل أكثر تحديدًا الكرمة - سيكون قادرًا على التنقل في المواقع الأثرية التي لا يمكن للبشر الوصول إليها ومليئة بالتحف الدقيقة للغاية، أو لاستكشاف الموائل الدقيقة تحت الأرض لبعض الحيوانات المهددة بالانقراض صِنف."

أبحاث جربوني الخاصة لها تطبيقات طبية. وهي تعمل حاليًا على روبوتات مرنة يمكن استخدامها كأدوات جراحية للوصول إلى الأجزاء التي يصعب الوصول إليها من الجسم، تمامًا كما يمكن للروبوتات الناعمة لزملائها أن تساعد في الوصول إلى المواقع النائية.

"عملي الحالي في جامعة ستانفورد يستخدم إبرة مرنة يمكنها الوصول إلى أجزاء مختلفة تمامًا من الكبد وتابعت: "نقطة إدخال واحدة ويمكن أن تحرق الورم – [تدمير] الخلايا السرطانية بالحرارة – بطرفها". الإبرة القابلة للتوجيه ليست ما يمكن أن نعتبره روبوتًا، ولكنها إحدى الإمكانيات التي تفتحها الروبوتات الناعمة.

وداعا للمعادن؟

يعتبر التطور الأخير في مجال الروبوتات الناعمة مثيرًا بشكل خاص. في الآونة الأخيرة، اكتشف الباحثون كيفية القضاء على آخر المكونات المعدنية الصلبة في الروبوتات الناعمة. حيث لا تزال الروبوتات الناعمة السابقة تتطلب مكونات مثل الصمامات المعدنية، هذا الروبوت الناعم الأحدث يمكن أن تعمل باستخدام المطاط والهواء فقط، مع استبدال الهواء المضغوط بالحاجة إلى الأجهزة الإلكترونية أحشاء. ومن خلال القيام بذلك، فإنه يدمج الذاكرة وصنع القرار مباشرة في مواده الناعمة، وذلك باستخدام نوع من الكمبيوتر الرقمي القائم على المنطق.

"تشبه حالات الضغط المرتفع والضغط المنخفض الإشارة الرقمية، حيث يساوي 1 الضغط المرتفع، و0 يساوي الضغط المنخفض". فيليب روثموندأوضح لنا أحد الباحثين في المشروع. "عادة، يتم التحكم في الروبوتات الناعمة باستخدام وحدات تحكم إلكترونية وباستخدام صمامات صلبة مما يؤدي إلى ظهور روبوتات هجينة صلبة/لينة. يسمح جهاز الكمبيوتر الناعم الخاص بنا بدمج التحكم المعقد مباشرة في هيكل الروبوت الناعم.

كل هذا لا يزال في مرحلة مبكرة نسبيًا، لكنه يوضح عالم الناعمة سريع الحركة الروبوتات: متخلفة نصف قرن عن نظيرتها الأصعب، ولكنها تبذل قصارى جهدها على عجل للقبض عليها أعلى. يبدو أنه يعمل أيضًا. بالإضافة إلى التطبيقات التي سبق ذكرها، القابضون الروبوت الناعم يتم استخدامها الآن في خطوط التجميع، نظرًا لقدرتها على التفاعل مع الأشياء دون احتمال إتلافها.

ومع ذلك، كما لاحظت جيادا جربوني، من الخطأ النظر إلى الروبوتات اللينة على أنها تتعارض مع الروبوتات الصلبة التقليدية.

وقالت: "لن أقول إن الروبوتات الناعمة أفضل، لكنها مجرد فئة من الروبوتات - أو طريقة للقيام بالروبوتات - التي لا يمكننا تجنب التفكير فيها بعد الآن". "لقد أثبتت الروبوتات الناعمة بالفعل أن لديها إمكانات كبيرة في مهام الملاحة لأنها تستطيع ذلك يعبرون عن أجسادهم بسهولة، ولا تتأثر تنقلاتهم بالاتصالات المفاجئة مع مجهولين أشياء. ولكن عندما يتعلق الأمر بمهمة أخرى شائعة جدًا للروبوتات مثل مهام التلاعب، فإن وجود أجزاء غير صلبة يعد أمرًا سيئًا للغاية لأن الروبوت يمكنه [ممارسة قوة قليلة جدًا، مما يعني أنه لا يستطيع الرفع العديد من الأشياء.] أيضًا، نظرًا لمرونة الجسم العالية، ودرجات الحرية، والتكامل المحدود لأجهزة الاستشعار، لا يمكن التحكم فيها بدقة، لذا لا يمكنها إجراء معالجة دقيقة للغاية مهمة."

كلا الصلبة والناعمة

وفي نهاية المطاف، تقول إن أفضل طريقة لصنع روبوتات مفيدة في حياتنا هي الجمع بين المواد الصلبة واللينة: تمامًا كما نرى مع المواد الموجودة في الطبيعة. قالت: "مجرد إلقاء نظرة على البشر". "إنها آلات روبوتية مثالية ذات مكونات ناعمة، ولكن أيضًا هياكل صلبة ومفاصل قياسية. [إنهم] يمكنهم تنفيذ المهام في سياقات مختلفة، ولكن يمكنهم أيضًا أن يكونوا دقيقين ويمارسون القوى.

بل إن بعض الباحثين مشغولون باستكشاف المواد التي تسمح للروبوتات اللينة بالتصلب عند الطلب، أو الجمع بين مواد صلابة مختلفة لتحقيق الدقة والبراعة. لم يكن مصطلح "الروبوت الناعم" موجودًا منذ عقد من الزمن تقريبًا، لكنه بدأ بالفعل في إنشاء مكانة لنفسه. (ويجد طريقه إلى الثقافة الشعبية أيضًا: تحقق من Baymax، الروبوت المحبوب من ديزني البطل الكبير 6.)

بينما نتحرك نحو عالم أصبحت فيه الروبوتات جزءًا من حياتنا اليومية، ستكتسب الروبوتات الناعمة أهمية أكبر من أي وقت مضى. هناك شيء واحد مؤكد: هنا في عام 2019، لم تعد كلمة "روبوت" مرادفة لـ "آلة معدنية".

توصيات المحررين

• مستقبل التصنيع: نظرة للأمام إلى الحقبة القادمة من صناعة الأشياء
• روبوتات المراقبة المتجولة تأتي إلى مدننا. لحسن الحظ، أنهم هنا للمساعدة
• تعرف على Xenobots: الآلات البيولوجية الحية التي يمكن أن تُحدث ثورة في مجال الروبوتات
• الدمى الذكية: كيف تعمل تقنية المعالجة الآلية على تغيير ممارسة كرة القدم
• أفضل الروبوتات في معرض CES 2021