بفضل المرونة والقدرة الممتازة على التكيف، أصبحت الروبوتات الناعمة القابلة للنفخ بمثابة نور المستقبل في العديد من التطبيقات. ومع ذلك، فإن دمج أنظمة الاستشعار والتحكم بسلاسة في هذه الروبوتات كان تحديًا صعبًا، حيث يجب أن يتم ذلك دون المساس بنعومة الروبوت أو عامل الشكل أو الأداء.
حقق فريق بحث بقيادة البروفيسور جيون كيم (قسم هندسة المواد الجديدة، UNIST) والبروفيسور جونبوم باي (قسم الهندسة الميكانيكية، UNIST) تقدمًا هائلاً في هذا المجال من خلال تطوير حل مبتكر بنجاح يعرف باسم "الصمام الناعم" "، والتي تتيح التكامل الكامل لأجهزة الاستشعار وصمامات التحكم. مع الحفاظ على نعومة الروبوت.
تقليديا، كان على جسم الروبوت الناعم أن يتعايش مع مكونات إلكترونية صلبة لتمكين وظائف الاستشعار. وقد أدى هذا التحدي إلى ظهور تقنية "الصمام الناعم"، وهو حل متكامل يمزج بين أجهزة الاستشعار وصمامات التحكم معًا دون إعاقة ليونة الروبوت. تستخدم هذه التقنية أجهزة استشعار تناظرية ناعمة وصمامات تحكم، وهي مكونات لا تحتاج إلى كهرباء لتشغيلها.
هذه المكونات الأنبوبية لها وظيفة مزدوجة: فهي قادرة على اكتشاف المحفزات الخارجية، مع استخدام ضغط الهواء للتحكم بدقة في حركات الروبوت.
ويعني هذا الإنجاز أن الروبوتات الناعمة لم تعد بحاجة إلى الاعتماد على المكونات الإلكترونية الصلبة للاستشعار والتحكم. تتمتع الروبوتات الناعمة التقليدية بأجسام مرنة، ولكنها غالبًا ما تتطلب مكونات إلكترونية صلبة للكشف عن المحفزات والتحكم في القيادة. ومع ذلك، فإن ظهور تقنية الصمامات الناعمة أعطى هذه الروبوتات قدرًا أكبر من الاستقلالية والقدرة على التكيف.
يجلب هذا البحث أيضًا مجموعة واسعة من آفاق التطبيق. ابتكر فريق البحث كماشة عالمية قادرة على الإمساك بالأشياء الهشة بذكاء، مثل رقائق البطاطس، وتجنب احتمال القوة المفرطة التي يمكن أن تؤدي إلى الكسر عندما تلتقط الروبوتات الصلبة التقليدية الأشياء.
بالإضافة إلى ذلك، نجح فريق البحث في تطوير روبوتات يمكن ارتداؤها بمساعدة المرفق، ومصممة لتقليل العبء على العضلات عند أداء المهام المتكررة أو الوظائف التي تتطلب نشاطًا شاقًا للذراع. تتكيف دعامات الكوع هذه تلقائيًا مع زاوية انحناء ذراع الفرد، مما يقلل الضغط بمعدل 63 بالمائة ويجعل ارتداء الروبوت أكثر راحة.
المبدأ الأساسي لتقنية الصمامات اللينة هو استخدام تدفق الهواء في الهيكل الأنبوبي للتشغيل. عندما يتم تطبيق الشد على أحد طرفي الأنبوب، يقوم الخيط الداخلي بضغطه، وبالتالي التحكم في تدفق الغاز إلى الداخل والخارج. تتيح هذه الحركة الفريدة، الشبيهة بالأكورديون، حركة الروبوت الدقيقة والمرنة دون الحاجة إلى الكهرباء.
ووجد فريق البحث أيضًا أنه من خلال برمجة الهيكل أو عدد الخيوط في الأنبوب، يمكنهم التحكم بدقة في التغيرات في تدفق الهواء. تسمح قابلية البرمجة هذه بتخصيص الروبوت ليناسب المواقف والمتطلبات المختلفة مع الحفاظ على مرونته في الاستجابة للقوى الخارجية.
وقال البروفيسور باي: "يمكن برمجة هذه المكونات المطورة حديثًا بسهولة بمواد يمكن استخدامها دون الحاجة إلى إلكترونيات. وهذا الإنجاز سيعزز بشكل كبير تقدم الأنظمة المختلفة القابلة للارتداء".
تمثل تقنية الصمامات اللينة المتقدمة هذه خطوة كبيرة نحو تمكين التشغيل المستقل للروبوتات الناعمة والخالية من الإلكترونيات بالكامل، وهو معلم مهم في تعزيز السلامة والقدرة على التكيف عبر العديد من الصناعات. تفتح النتائج، التي نشرت في مجلة Nature Communications، إمكانيات جديدة لمستقبل الروبوتات الناعمة. ومن المتوقع أن تلعب هذه التكنولوجيا دورًا رئيسيًا في الرعاية الصحية والتصنيع والعديد من المجالات الأخرى، مما يوفر قدرًا أكبر من الراحة والابتكار لحياتنا وعملنا.