الروبوتات
روبوتات دقيقة مستوحاة من حشرة الريبل تُعيد تعريف التنقل في الماء
تلتزم Securities.io بمعايير تحريرية صارمة، وقد تتلقى تعويضات عن الروابط المُراجعة. لسنا مستشارين استثماريين مُسجلين، وهذه ليست نصيحة استثمارية. يُرجى الاطلاع على كشف التابعة لها.
اجتمع فريق من العلماء من عدة مؤسسات رائدة للارتقاء بالروبوتات الدقيقة المائية إلى مستوى جديد. وقد يساعد عملهم، المستوحى من حشرة "ريبل باج" (Rhagovelia) التي تتجول على الماء، المهندسين يومًا ما على ابتكار آلات فائقة الاستجابة ورشيقة، قادرة على الانزلاق على سطح الماء دون الحاجة إلى محركات. إليك ما تحتاج لمعرفته.
حشرات الريبل
حشرات التموج حشرات صغيرة لا يتجاوز طولها بضعة مليمترات، ومع ذلك، تستطيع عبور المياه العاتية والاضطرابات المائية بأقل جهد. لطالما استحوذت هذه الحشرات على اهتمام العلماء بفضل قدرتها الاستثنائية على المناورة وسهولة عبور المجاري المائية المضطربة.
يبدو أن حشرات الريبل تنزلق فوق الماء، ويشبّه البعض قدرتها بامتلاك أجنحة على أقدامها. ربما لم تكن هذه الحيوانات قد حظيت ببركة آلهة الإغريق القدماء، مثل هيرمس، لكنها حظيت بنعم التطور، مما مكّنها من التجديف باستمرار طوال حياتها دون الشعور بالتعب.
دراسة رائدة في مجال الروبوتات المائية الدقيقة مستوحاة من حشرات الريبل
إدراكًا لكيفية دفع هذه القدرة مجال الروبوتات الدقيقة المائية إلى الأمام، سعى المهندسون إلى فهم أعمق لكيفية ركوب حشرات الريبل سطح الماء بسهولة. دراستهم1 نشرت مجلة Science مقالا عن مراوح مرنة فائقة السرعة تتحكم في المناورة السريعة في Ripple Bugs والروبوتات، وكشفت عن روبوت مستوحى من علم الأحياء يستعير نهج Ripple Bug الفريد لتحقيق القدرة على المناورة والدفع بشكل مماثل.
كيف تنزلق حشرات الريبل على الماء
كانت الخطوة الأولى في هذه العملية هي الحصول على نظرة شاملة على كيفية تمكين جسم حشرة الريبل لقدراتها الفريدة. بدأ المهندسون بفحص أرجل الحشرة. وهنا، لاحظوا أن الحشرة تُظهر ذكاءً ميكانيكيًا بيولوجيًا مدمجًا من خلال تصميمها.
وثّق الفريق كيف تُمكّن مراوح صغيرة مُثبّتة في نهاية أرجل حشرة الريبل حشرة من الطفو على الماء والتحرك دون بذل أي جهد. تستخدم هذه المراوح المسطحة، ذات شكل الشريط، التوتر السطحي وقوى السحب على سطح الماء لتوليد قوة الدفع.
الروبوتات الدقيقة المائية
عند الفحص المجهري، لاحظ الفريق أن المراوح تتميز بأشواك مسطحة صغيرة. وهي مرصعة بأشواك أصغر، مما يُنشئ بنية دقيقة فريدة ذات صلابة متباينة في اتجاهات متعامدة. تنتشر هذه المراوح تلقائيًا بقوة مرنة وتنتشر عند وجودها في الماء، لتعمل كأجنحة للحشرة.
عند إخراجها من الماء، تُغلق المراوح بشكل مشابه لانقباض فرشاة الرسم عند إزالتها. يحدث هذا نتيجةً لقوى الشعيرات الدموية لقطرات الماء المؤثرة على المروحة مباشرةً، وليس نتيجةً لحركة عضلية من الحشرة.
توقعًا لذلك، أزال أحد المهندسين ساق حشرة ريبل باج ووضعها على طرف شعرة بشرية. ومن هناك، أنزل الشعر وساق ريبل باج ليصبحا قطرة ماء. في غضون ثوانٍ، انفتحت المروحة فجأة، حتى دون أن تكون متصلة بجسم، مؤكدًا اعتقاد المهندس بأن الجوانب الشكلية للإضافة حدثت تلقائيًا.
إنتاج الدفع للروبوتات المائية الدقيقة
بمجرد أن فهم الفريق تمامًا كيفية تحقيق حشرات الريبل قدرتها الفائقة على المناورة، شرع العلماء في محاكاة العملية باستخدام روبوت دقيق. يتميز هذا الجهاز الصغير ببنية شكلية وظيفية وحجم مماثل لحشرات الريبل. كان وزنه 0.23 غرام، ومُزودًا بمراوح شعرية مرنة وزنها مليغرام واحد مدمجة في أرجله.
التجربة والخطأ
في البداية، حاول المهندسون تصميم أشكال مراوح أسطوانية. لكنهم سرعان ما أدركوا أن هذه التصاميم تفتقر إلى صلابة توليد الدفع ومرونة الطي التي تتمتع بها حشرات الريبل. في محاولتهم التالية، استخدموا مروحة مسطحة على شكل شريط.
تم دمج المروحة الصغيرة، التي يبلغ وزنها 1 ملغ، مع 21 شوكة مسطحة على شكل شريط، مصممة لمحاكاة تشريح حشرة الريبل. ثم بدأ الفريق باختبار أدائها مقارنةً بالمروحة الحقيقية. تُلقي نتائج الاختبار مزيدًا من الضوء على هذا الإنجاز في مجال الروبوتات الدقيقة وكيف يُمكن أن يؤثر على التصاميم المستقبلية.
اختبار الروبوتات الدقيقة المائية
كجزء من مرحلة الاختبار، استخدم العلماء روبوتات دقيقة وحشرات ريبل حقيقية. بدأت المجموعة بمراقبة الحشرات الحية في المختبر لمدة ٢٤ ساعة. سجلوا متوسط قدراتها وسلوكياتها. ثم قارنوا هذه القدرات بروبوتهم الدقيق، الذي كان مزودًا بنسخة اصطناعية من أرجل المروحة.
نتائج اختبار الروبوتات الدقيقة المائية
وجد الفريق أن البنية الدقيقة للمروحة تعمل بشكل مستقل عن أي مدخلات إضافية. فهي قادرة على الفتح والانكماش، وتوفير الدفع، والتسارع، والكبح بسرعة، كل ذلك دون أي جهد يُذكر. كما أبدى المهندسون حماسهم لمعرفة أن الطاقة المستخدمة عند الدوران كانت ضئيلة للغاية، مما يجعل هذا الاكتشاف إنجازًا كبيرًا في مجال الروبوتات الدقيقة.
من المثير للاهتمام أن العلماء صرّحوا بأنهم حققوا أداءً يُضاهي أداء ذباب الفاكهة. اجتاز جهازهم سطح الماء بسرعة 120 طولًا للجسم في الثانية، وأظهر دورانًا كاملًا بزاوية 96 درجة في 50 ميلي ثانية. تتفوق هذه القدرات بشكل كبير على أحدث الروبوتات المائية الدقيقة المتطورة اليوم، والتي لا تزال تعتمد على المحركات للدفع.
مرر للتمرير →
| الميزات | حشرة تموج | مايكرو الروبوت |
|---|---|---|
| سرعة | ~120 طول الجسم/ثانية | ~120 طول الجسم/ثانية |
| القدرة على الدوران | 96 درجة في 50 مللي ثانية | 96 درجة في 50 مللي ثانية |
| استخدام الطاقة | أدنى | أدنى |
| دفع | مراوح الشعيرات المرنة | مراوح شعرية مرنة اصطناعية |
الفوائد الرئيسية للروبوتات المائية الدقيقة
تُقدم دراسة Aquatic Microrobotics العديد من الفوائد للسوق. أولًا، قدمت شكلًا منخفض الطاقة من الدفع. عند التعامل مع الأجهزة الصغيرة والنانوية، يُنصح بتجنب الإعدادات الميكانيكية المعقدة أو أي شيء يتطلب طاقة كبيرة.
تُعدّ البطاريات أثقل مكوّن في التقنيات اللاسلكية اليوم. ولذلك، غالبًا ما باءت جميع المحاولات السابقة لتحسين أداء الروبوتات الدقيقة المائية بالفشل بسبب ارتفاع متطلبات الطاقة والحاجة إلى حمل مصدر طاقة. هذا النهج يُلغي هذه المشكلة، مما يفتح الباب أمام روبوتات دقيقة فائقة السرعة قادرة على السير بسلاسة في المجاري المائية العاتية.
يعزز إنتاج الدفع
عند التعامل مع الروبوتات الدقيقة، قد يكاد يكون من المستحيل تحقيق قوة دفع عالية باستخدام تقنيات اليوم. فحجم هذه الأجهزة ووزنها الكبيرين حدّا من استخدامها في تطبيقات محدودة القدرة على المناورة. قد يُغيّر هذا الاكتشاف الأخير كل شيء، مُبشّرًا بعصر جديد من الأجهزة المتطورة التي لا تتطلب بطاريات ثقيلة للعمل لفترات طويلة في بيئات قاسية.
عالية الأداء
من المزايا الرئيسية الأخرى لهذه التقنية سرعة الأداء العالية وخفة الحركة. يوفر هذا النوع من الدفع المائي خفة حركة ممتازة عند السرعات العالية. قد تساعد هذه الخصائص في جعل الروبوتات الدقيقة المستقبلية أكثر كفاءة وفائدة.
التطبيقات الواقعية للروبوتات المائية الدقيقة
تُقدّم دراسة الروبوتات الدقيقة المائية فوائد عديدة للسوق. أولًا، تفتح هذه الدراسة آفاقًا جديدة في تصميم الروبوتات المائية. فهذه الأجهزة ذاتية التغيير لا تتطلب محركات تقليدية للتخفيف من آثار المجاري المائية الضارة. وبالتالي، يُمكنها إنجاز مهام على مدار الساعة لا تستطيع الأجهزة الأخرى إنجازها.
الرصد البيئي
ستكون الروبوتات المائية مثاليةً لأغراض الرصد البيئي. يمكن لهذه الروبوتات الصغيرة العمل معًا لإنشاء صورة آنية لحالة المجاري المائية ومستويات التلوث. كما أن قدرتها على التحرك تلقائيًا دون استنزاف بطارياتها ستساعد في منع التلوث والآثار البيئية الضارة الأخرى.
الإغاثة في حالات الكوارث
يرى الكثيرون أن الروبوتات الدقيقة هي مستقبل الإغاثة من الكوارث. فاستخدام أجهزة استشعار دقيقة والروبوتات التي تعمل كشبكة يفتح الباب أمام سرعة العثور على المحتاجين. ويجعلها هيكلها الصغير مثالية للبحث عن ناجين في الأنهار المغمورة أو الأراضي الرطبة أو المناطق الحضرية.
الجدول الزمني لتطوير الروبوتات الدقيقة المائية
سيستغرق الأمر خمس سنوات على الأقل قبل أن تبدأ أي روبوتات مائية بعبور الجداول والجداول المحلية. تتمثل الخطوة التالية في دمج أجهزة الاستشعار وغيرها من الميزات المفيدة في هذه الروبوتات الدقيقة. ومن المرجح أن يسعى العلماء إلى شراكات صناعية لإتمام هذه المهمة.
باحثون في مجال الروبوتات الدقيقة المائية
ساهمت جامعة كاليفورنيا، بيركلي، وجامعة آجو، ومعهد جورجيا للتكنولوجيا في نجاح دراسة الروبوتات الدقيقة المائية. وورد في البحث أن عالم الميكانيكا الحيوية، فيكتور أورتيغا خيمينيز، هو المؤلف الرئيسي. كما أشار إلى أن البروفيسور جي سونغ كوه ودونغجين كيم ساهما بشكل كبير في هذا العمل.
مستقبل الروبوتات المائية الدقيقة
مستقبل الروبوتات الدقيقة المائية واعد. هناك طلب كبير على هذه الأجهزة الدقيقة، ومع توسع تصغير الإلكترونيات، ستصبح هذه الروبوتات أرخص وأكثر سهولة في الوصول إليها. الهدف حاليًا هو الاستفادة من هذا الاكتشاف لاكتشاف آليات أخرى فعالة وفريدة تُمكّن من التغلب على عقبات تصغير الروبوتات نهائيًا.
الاستثمار في قطاع الروبوتات الدقيقة
هناك العديد من الشركات في قطاع الروبوتات تستحق المتابعة. تواصل هذه الشركات تطوير قدرات هذه التكنولوجيا من خلال هياكل جديدة ودمج الذكاء الاصطناعي. إليكم شركة بذلت جهودًا كبيرة للحفاظ على مكانتها المبتكرة والهيمنة في السوق.
شركة ميكروبوت الطبية
أُطلقت شركة مايكروبوت ميديكال عام ٢٠١٠ بهدف استخدام الجيل الجديد من الروبوتات الدقيقة لإنجاز المهام الطبية بكفاءة وقدرات مراقبة أعلى. أسس الشركة هاريل جادوت، ويقع مقرها الرئيسي في هينغهام، ماساتشوستس.
في عام ٢٠١٨، استضافت شركة مايكروبوت ميديكال طرحًا عامًا أوليًا أسهمها، مما ساعدها على تعزيز مجموعة منتجاتها وأنشطة البحث والتطوير. ومن اللافت للنظر، إطلاق الشركة أول نظام روبوتي للاستخدام مرة واحدة في العالم، يُسمى ليبرتي، وهو نظام يُساعد في عمليات القلب والأوعية الدموية باستخدام القسطرة.
(MBOT )
لا تزال شركة مايكروبوت ميديكال (Microbot Medical Inc.) اليوم شركة رائدة في مجال الروبوتات، برسالة فريدة تهدف إلى تعزيز قطاع الرعاية الصحية. إن مزيج منتجات الشركة، ومكانتها السوقية، وتركيزها العام على المهام الطبية، يجعلها خيارًا ذكيًا لمن يبحثون عن أسهم توفر تغطية واسعة في المجالين الطبي والروبوتي.
أحدث أخبار وتطورات سهم شركة ميكروبوت ميديكال (MBOT)
دراسة الروبوتات الدقيقة المائية | الخاتمة
تُعدّ دراسة حشرات الريبل مثالاً رائعاً على المحاكاة الحيوية وكيفية دمجها في تقنيات اليوم بنجاح كبير. لقد سبق التطور ببضعة مليارات من السنين. وبالتالي، يُمكن أن يُجيب على العديد من أكثر أسئلة اليوم تعقيداً. تفتح هذه الدراسة الباب أمام روبوتات مائية دقيقة أكثر كفاءة وصديقة للبيئة، وأكثر من ذلك بكثير. لذا، يستحق هؤلاء المهندسون كل التقدير على عملهم الدؤوب ورؤيتهم المستقبلية.
تعرف على الفرص الأخرى المتاحة قبل الطرح العام الأولي هنا.
الدراسات المشار إليها:
1. VM Ortega-Jimenez وآخرون. مراوح الشعيرات المرنة فائقة السرعة تتحكم في المناورة السريعة في Ripple Bugs والروبوتاتالعلوم. المجلد 389، 21 أغسطس 2025، ص 811. doi: 10.1126/science.adv2792.
