روبوتات مرنة تتحدى وعورة القمر والمريخ

تخيّل روبوتاً يزحف بين صخور حادّة وشقوق ضيقة على سطح القمر أو المريخ، ويلتحم مع روبوتات مماثلة ليعبر ما لا يعبره روبوت واحد. هذا ما يحاول فريق من جامعة ولاية كولورادو الأمريكية تحقيقه مع TeCoBot، وهو روبوت مرن مكوّن من وحدات يمكن تركيبها بأشكال مختلفة. لكنه لا يزال حتى اليوم يعتمد على تحكّم يدوي عبر WiFi.

لماذا لا تكفي العجلات في التضاريس الوعرة؟

تعتمد معظم الروبوتات الفضائية التقليدية على العجلات أو المراوح، وكلاهما يواجه صعوبة بين الصخور المسنّنة والشقوق الضيقة. وللالتفاف على ذلك لجأ باحثو مختبر الروبوتات التكيفية (Adaptive Robotics Lab) في الجامعة إلى فكرة هندسية قديمة نسبياً، هي التنسجريتي (Tensegrity).

الاسم مأخوذ من كلمتي «التوتر» و«التكامل» بالإنجليزية. وتقوم البنية على قضبان صلبة تدفع إلى الخارج وكابلات مرنة تشدّ إلى الداخل، فتبقى القضبان «عائمة» داخل شبكة من الشدّ بدل الاعتماد على مفصلات معدنية ثقيلة. وقد شاع المفهوم في منتصف القرن العشرين على يد Buckminster Fuller.

وتستكشف ناسا تطبيقات التنسجريتي منذ أكثر من عقد. ومن أمثلة ذلك SUPERball، وهو قفص كروي صُمّم لامتصاص صدمات الهبوط عبر الكابلات، بما يتيح هبوطاً سريعاً على الكواكب دون مظلات. وسبق أن طُبّق المفهوم في استكشاف الفضاء، لكن تصميم TeCoBot من أوائل تطبيقاته في الروبوتات نفسها.

كيف يعمل TeCoBot؟

الاسم اختصار لـTensegrity-based Continuum Robot. والروبوت أسطواني الشكل، طوله نحو 587 ملم (قرابة قدمين) ووزنه نحو 600 غرام. ويجمع بين عمود فقري مرن ومخلبين ميكانيكيين قابلين للتكيّف. وورد في بيان صحفي عن المشروع تشبيه «خرطوم الفيل».

يتألف العمود الفقري من أربع وحدات تنسجريتي مكدّسة، كل منها على شكل مجسّم عشريني الوجوه. وتضم كل وحدة ستة قضبان خفيفة معلّقة داخل شبكة مطاطية مطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. ويمرّ في مركز الروبوت ثلاثة كابلات من خيط صيد مجدول بقوة 40 رطلاً. وتسحب محركات صغيرة عند القاعدة هذه الكابلات، فينحني الروبوت في أي اتجاه. وإذا سُحبت الكابلات الثلاثة معاً انضغط إلى نحو نصف حجمه الأصلي.

أما المخلبان فيمكن تبديلهما. هناك مخالب بحشوات ناعمة تتعامل مع الحمولات الحساسة، وملقط أشد قوة يستخدم ترساً حلزونياً (Worm Gear) للتشبّث بملقط آخر دون أن يستنزف البطارية.

ماذا يستطيع أن يفعل وحده ومع غيره؟

يستطيع TeCoBot منفرداً أن يتقدم بحركة تشبه حركة اليرقة، وأن يتدحرج جانبياً، وأن يتسلق عمودياً. ويصف الباحثون ما يسمّونه «الذكاء المتجسّد» فيه: جسمه نفسه يتراخى عند الاصطدام بعائق أو عند دفعه، دون حاجة إلى تعديل في نظام التحكم.

وعند اجتماع ثلاثة روبوتات، تتصل عبر المخالب وتعيد تشكيل نفسها بأشكال مختلفة. فهي تلتف حول أنبوب كبير، أو تكوّن «ماشياً» على شكل حرف H يصلح للمساحات الضيقة. كما يمكن لعدة روبوتات أن تتعاون في تنظيف طاولة.

وصف باحثو الجامعة التصميم في ورقة بحثية حديثة، كتبها M.H. Saikot وزملاؤه ونُشرت في مجلة Nature Machine Intelligence. ويمكن الاطلاع على الورقة البحثية وعلى إعلان الجامعة عن الروبوت.

هل يصلح لاستكشاف القمر والمريخ؟

تكمن فائدته المحتملة في فوهات القمر الوعرة وفي الكهوف الواقعة تحت سطح المريخ. وفي السياق نفسه صُمّم روبوت على شكل ثعبان لاستكشاف فوهات القمر وكهوف المريخ الجوفية.

غير أن الطريق ما زال طويلاً. فالمهندسون يتحكمون في الروبوتات يدوياً عبر WiFi، وهذا تحدٍّ حقيقي في مهمات الفضاء العميق. ويخطط الفريق لتطوير المحركات لزيادة سرعة الحركة، ولإضافة «ذكاء السرب» الذي قد يتيح لعشرات الروبوتات التعاون معاً. والسؤال المفتوح هو ما إذا كانت هذه المرونة ستصمد خارج المختبر، حين يتحرك الروبوت بقرارات ذاتية بعيداً عن أي شبكة WiFi.