روبوت تحت الماء مستوحى من قنديل البحر يمكنه تنظيف مخلفات المحيطات

ملخص سريع

• يمكن لـ Jellyfish-Bot حبس النفايات وجمع العينات الهشة بأقل تأثير على البيئة المحيطة.

• تشغّل المشغّلات الكهروهيدروليكية حركة الروبوت، مما يخلق أداة صامتة وغير تلامسية لجمع النفايات.

• تهدف التحسينات المستقبلية إلى جعل Jellyfish-Bot لاسلكياً وتعزيز قدراته في الملاحة والتشغيل.

بينما تستمر محيطات العالم في المعاناة من آثار التلوث، قد يكون فريق من علماء الروبوتات من معهد ماكس بلانك للأنظمة الذكية (MPI-IS) في شتوتغارت قد توصل إلى حل. مستوحى من قناديل البحر، طوروا روبوتاً تحت الماء جديداً يمكن أن يساعد في تنظيف النفايات من قاع المحيط.

تم تصميم Jellyfish-Bot للعمل بصمت شبه كامل، مع عضلات اصطناعية تمكنه من التحرك بطريقة تخلق دوامة من الهواء تحت جسده، مما يسمح له بجمع النفايات دون تلامس مادي. مع إمكانية التفاعل بأمان مع البيئات الهشة مثل الشعاب المرجانية، قد يثبت هذا الروبوت المبتكر أنه أداة قيمة للمعالجة البيئية.

تقديم Jellyfish-Bot: روبوت تحت الماء مستوحى من الطبيعة

مع تغطية أكثر من 70% من سطح الأرض بالمحيطات، والتي تعاني للأسف من تلوث شديد، أصبح استخدام الروبوتات تحت الماء لإتقان عملية التنظيف استراتيجية لمكافحة كميات النفايات الموجودة في هذه النظم البيئية الحساسة جداً.

ومع ذلك، تستخدم النماذج الأولية عادة مشغّلات ضخمة وصاخذة وتكوينات محدودة. يمكن أن يصبح الروبوت الجديد، المسمى Jellyfish-Bot، أداة مهمة للمعالجة البيئية. يمكن للنموذج الأولي شبه الصامت حبس الأجسام تحت جسده دون تلامس مادي، مما يتيح التفاعل الآمن في البيئات الهشة مثل الشعاب المرجانية.

يتكون روبوت Jellyfish-Bot من سلسلة من ستة مشغّلات كهروهيدروليكية تعمل كعضلات اصطناعية لتشغيل الروبوت. HASELs هي عضلات اصطناعية تستخدم الكهرباء لإنشاء الحركة. تتكون من أكياس بلاستيكية مليئة بالسائل العازل ومغطاة جزئياً بالأقطاب الكهربائية. عند تطبيق جهد عالي على قطب كهربائي، يصبح مشحوناً بشكل موجب، مما يتسبب في أن يصبح الماء المحيط مشحوناً بشكل سالب. هذا يولد ماءً مشحوناً بشكل سالب يتحرك بالزيت داخل الأكياس ذهاباً وإياباً، مما يتسبب في رفرفة المشغّلات.

يسبح الروبوت تحت الماء بأناقة، مخلقاً دوامات تحت جسده من خلال تيارات كهربائية دورية تتدفق عبر الأسلاك، مما يسمح له بتدوير الماء حوله. كما يشرح تيانلو وانغ، باحث ما بعد الدكتوراه في قسم الذكاء الفيزيائي في MPI-IS والمؤلف الأول للنشر، أن الروبوت قادر على جمع العناصر الغذائية عن طريق تدوير الماء حوله عندما يسبح قنديل البحر لأعلى ويمكنه حبس الأجسام على طول مساره.

تجمع هذه الوظيفة بكفاءة جزيئات النفايات والعينات البيولوجية الهشة، مثل بيض الأسماك، دون الإضرار بالبيئة أو الحياة المائية. يتم نقل القمامة المجمعة إلى السطح لإعادة التدوير مع الحد الأدنى من الإزعاج الصوتي.

قال وانغ إن الروبوت لديه القدرة على جمع العينات البيولوجية الهشة، مثل بيض الأسماك، من قاع البحر وإحضارها إلى السطح. يشير مؤلفو الدراسة إلى أن نسبة كبيرة من القمامة البحرية تنتهي في قاع المحيط، مع كون البلاستيك هو السبب الرئيسي. يعتقدون أنه من الضروري إنشاء روبوت يمكنه التقاط القمامة ونقلها إلى السطح، ويأملون أن تساعد مثل هذه الروبوتات في تنظيف المحيطات.

تصميم روبوت Jellyfish-Bot شبه صامت، مما يوفر أداة أقل تدخلاً لجمع النفايات مقارنة بحلول الروبوتات الأخرى المتاحة حالياً. تتدفق التيارات الكهربائية عبر المشغّلات، مما يشغل حركة الروبوت عن طريق توسيع وتقلص 'عضلاته'.

يتم الآن تجهيز Jellyfish-Bot بذراعين يمكنهما الإمساك بالأجسام والاحتفاظ بها كجزء من تصميمه. أوضح جو أنهم حققوا الإمساك بالأجسام عن طريق جعل أربعة من الذراعين تعمل كمروحة والذراعين الآخرين كمقبض أو عن طريق تشغيل مجموعة فرعية فقط من الذراعين لتوجيه الروبوت في اتجاهات مختلفة. استكشفوا أيضاً كيفية تشغيل مجموعة من عدة روبوتات.

على سبيل المثال، أخذنا روبوتين ودعوناهما يلتقطان قناعاً، وهو أمر صعب جداً لروبوت واحد بمفرده. يمكن لروبوتين أيضاً التعاون في حمل الأحمال الثقيلة. ومع ذلك، في هذه المرحلة، يحتاج Jellyfish-Bot لدينا إلى سلك. هذا عيب إذا أردنا حقاً استخدامه يوماً ما في المحيط.

في الخطوة التالية، يأمل الفريق في تطوير Jellyfish Bot أكثر لجعله مستقلاً تماماً بحيث يمكنه العمل دون سلك. يخططون أيضاً لزيادة حجمهم ومتانتهم لتحمل تيارات المحيط بشكل أفضل. بالإضافة إلى ذلك، يأمل الفريق في استكشاف التطبيقات المحتملة للروبوت بما يتجاوز جمع النفايات، مثل مراقبة ودراسة الحياة البحرية.

يمثل تطوير Jellyfish- Bot خطوة مهمة إلى الأمام في استخدام الروبوتات للمعالجة البيئية. من خلال توفير أداة أقل تدخلاً وشبه صامتة لجمع النفايات، يمكن للروبوت أن يلعب دوراً حاسماً في تنظيف محيطاتنا والحفاظ على النظم البيئية الهشة.