تخيل أن النحل الآلي الصغير يتجول حول حقول الزهور البرية ، مما يساعد النحل الحقيقي على أداء واجباتهم الحاسمة في التلقيح عقودًا في المستقبل. إنها رؤية يعمل مختبر هارفارد ميكروروبوتات لسنوات. الحاجز؟ حتى وقت قريب ، كان الهبوط الوحيد الذي أتقنه هارفارد روبوبي هو الهبوط في التصادم.
قام الباحثون في جامعة هارفارد الآن بتسليح Robobee الصغير بأربعة ملحقات هبوطية طويلة ورشيقة مستوحاة من أرجل ذبابة الرافعة. (ذباب الرافعة هي تلك الحشرات الكابوسية ولكنها غير ضارة تشبه العناكب الطيران والأشخاص الذين يخطئون في التعرف على البعوض العملاق). كما تم تفصيله في دراسة نشرت يوم الأربعاء في مجلة Science Robotics ، فإن الهبوط الناعم يجعل Robobees خطوة واحدة من التطبيقات العملية التي تبدو اليوم خارج فيلم الخيال العلمي ، مثل المراقبة البيئية ، والمراقبة الكارثة ، أو التلوث الاصطناعي ، أو حتى التلاعب بالكائنات الحية الدقيقة.
“في السابق ، إذا كنا نذهب للهبوط ، فسنطفئ السيارة فوق الأرض قليلاً وننزلها ، ونصلي أن تهبط بشكل مستقيم وأمان” ، أوضح كريستيان تشان ، طالب دكتوراه في كلية الهندسة بجامعة هارفارد والعلوم التطبيقية والمؤلف المشارك للدراسة ، في بيان لهارفارد.
بقيادة روبرت وود ، أستاذ هندسة هارفارد للعلوم والعلوم التطبيقية ، بحث تشان وزملاؤه عن مصدر إلهام لتصميم هبوط جديد داخل قاعدة بيانات متحف علم الحيوان المقارن بالجامعة. اختاروا في النهاية مورفولوجيا ذبابة الرافعة ، وتجهيز روبوبي بأربعة أرجل طويلة مفصلية للهبوط الأكثر ليونة. تضمن التحديث أيضًا وحدة تحكم محسّنة (دماغ الروبوت) لتفكك نهج هبوط الروبوت الصغير. ينتج عن هذا المزيج الآن “انخفاضًا لطيفًا” ، كما هو موضح في البيان.
كافحت الإصدارات السابقة من Robobee من أجل الهبوط الخاضع للرقابة لأن دوامات الهواء الناتجة من أجنحتها المرفوعة خلقت عدم الاستقرار بالقرب من الأرض. إنها مشكلة تسمى بشكل مناسب “التأثير الأرضي” الذي تواجهه طائرات الهليكوبتر أيضًا. باستثناء أنه من المحتمل أن يكون أكثر تحديا بالنسبة إلى Robobee حيث يبلغ وزنه 0.004 أوقية (1/10 من غرام) ، ويبلغ حجم جناحيها 1.2 بوصة فقط (3 سنتيمترات).
“إن الهبوط الناجح لأي مركبة طيران يعتمد على تقليل السرعة مع اقتراب السطح قبل التأثير وتبديد الطاقة بسرعة بعد التأثير” ، أوضح ناك سيونج باتريك هيون ، زميل سابق لما بعد الدكتوراه في جامعة هارفارد وأستاذ مساعد الآن في كلية جامعة بوردو للكهرباء والكمبيوتر. “حتى مع وجود اللوحات الصغيرة من الجناح من Robobee ، فإن التأثير الأرضي غير مؤهل عند الطيران بالقرب من السطح ، ويمكن أن تزداد الأمور سوءًا بعد التأثير أثناء ارتدائه وينهار”. قاد Hyun اختبارات الهبوط على Robobee على كل من الأسطح الصلبة وورقة ، تمامًا مثل الحشرة الحقيقية.
تحمي أرجل ذبابة الرافعة ووحدة التحكم المحدثة أيضًا المشغلات الكهروإجهادية الهشة من روبوبي – ما يعادل روبوت صغير لعضلات الحشرة. وأوضح الباحثون في الدراسة: “إن العيوب الأولية للمشغلات الكهروإجهادية للوروبوتات الدقيقة هي هشاشةها وانخفاض صلابة الكسر”. “تساعد الأرجل المتوافقة في حماية المشغلات الكهروضوئية الحساسة من كسور الناجم عن التصادم أثناء هبوط التحطم.”
يهدف الفريق إلى الأمام ، يهدف الفريق إلى إعطاء مستشعر Robobee ، والسلطة ، والتحكم في الحكم الذاتي-ما يطلق عليه البيان “الكأس المقدسة ثلاثية الجوانب” من شأنه أن يجلب تطبيقاتها العملية المراوغة على ما يبدو أكثر من الواقع.