أنا وتلامذتي نعمل على روبوتات صغيرة جدا.
الآن تستطيع أن تعتبر هذه الروبوتات نماذج
ﻷشياء مألوفة جدا: النملة.
وجميعنا يعلم بأن النمل والحشرات الأخرى بمثل هذا حجم
قادرة على عمل أشياء مذهلة.
جميعنا رآى مجموعة من النمل أو نموذجا من ذلك
تقوم بأخذ رقائق البطاطس خلال النزهة، على سبيل المثال.
ولكن ما هي التحديات الحقيقية لهندسة هذا النمل؟
حسنا، أولا وقبل كل شيء، كيف نحصل على قدرات النملة
في روبوت بمثل هذا الحجم؟
حسنا، أولا نحن بحاجة إلى معرفة كيفية جعلها تتحرك
كونها صغيرة جدا.
نحن بحاجة إلى آليات مثل السيقان والمحركات الفعالة
من أجل دعم هذه الحركة.
ونحن بحاجة إلى المجسات والكهرباء وآليات التحكم
من أجل ضم جميع المهام في روبوت "النمل الشبه الذكي".
وأخيرا، لجعل هذه الأمور تعمل،
نريد الكثير من هذه الروبوتات العمل معا من أجل عمل مهام أكبر.
لذلك سأبدأ بمفاهيم الحركة.
الحشرات تتحرك وتتنقل بشكل مثير للدهشة.
هذا الفيديو من جامعة بيركلي.
ويظهر صرصورا يتحرك على أرض وعرة للغاية
دون أن ينقلب،
وهو قادر على القيام بذلك لأن سيقانه مكونه من مزيج مواد قاسية وصلبة،
وهي ما نستخدمها عادة في صناعة الروبوتات،
ومواد لينة أيضا.
طريقة أخرى ومثيرة جدا للاهتمام للتنقل عندما يكون حجمك صغير جدا هي القفز.
إن هذه الحشرات تخزن الطاقة على شكل زنبركي ومن ثم تفرج عن هذه الطاقة بسرعة فائقة
للحصول على الطاقة الكافية التي يحتاجونها للقفز من الماء، على سبيل المثال.
لذلك أحد أكبر المساهمات المقدمة من مختبري
هي الجمع ما بين المواد الصلبة والمرنة
في آليات صغيرة للغاية.
آلية القفز هذه هي عبارة عن حوالي أربعة مليمترات على الجانب،
لذلك فهي صغيرة للغاية.
المادة الصلبة هنا هي السيليكون، والمادة اللينة هي مطاط السيليكون.
والفكرة الأساسية هي أننا سنقوم بالضغط عليها،
لنخزن الطاقة في الزنبركات، ومن ثم نفرج عنها للقفز.
حاليا لا توجد محركات ولا كهرباء على متن الروبوت.
يتم دفعها باستخدام طريقة نسميها في مختبري
"طالب دراسات عليا مع ملاقط."
إذا ما سترونه في المقطع التالي
طالب يقوم بعمل مدهش لجعلها تقفز
هذا هو "آرون" طالب الدراسات العليا مع الملاقط
ترون آلية اﻷربع مليمترات
تقفز حوالي 40 سنتيمترا.
ما يقارب 100 ضعف طولها.
ومع ذلك ينجو، يرتد على الطاولة،
إنه قوي بشكل لا يصدق، وينجو بشكل جيد حتى نضيعه
لأنه صغير جدا.
في النهاية، نريد أن نضيف محركات أيضا،
ولدينا طلاب في المختبر يعملون على محركات بحجم المليمتر
لدمجها مع الروبوتات المستقلة الصغيرة الحجم.
لكن من أجل تهيئة التنقل والحركة لمثل هذا الحجم من الروبوتات
نقوم بالاحتيال واستخدام المغناطيسات.
هذا يوضح ما سيكون جزء من ساق لروبوت دقيق الحجم،
ويمكنك أن ترى مفاصل السيليكون المطاطية
وهناك مغناطيس مضمن يتم تحريكه
بواسطة حقل مغناطيسي خارجي.
يقودنا هذا إلى الروبوت الذي عرضته عليكم في وقت سابق.
والشيء المثير للاهتمام أن هذا الروبوت يمكن أن يساعدنا على اكتشاف
كيفية حركة الحشرات الصغيرة الحجم.
لدينا نموذج ممتاز يشرح بشكل شامل
آلية الحركة ابتداء من الصرصور إلى الفيل.
كلنا نتبع حركة الوثب عند الجري.
لكن إذا كنت صغيرة الحجم، القوى ما بين قدمي والأرض
ستأثر بحركتي أكثر بكثير من كتلتي.
وهو ما يسبب حركة الوثب.
هذا الروبوت لا يعمل تماما حتى الآن،
لكن لدينا نماذج أكبر قليلا تقوم بالتنقل والحركة.
هذا حوالي سنتيمتر مكعب، سنتيمتر واحد على الجانب، لذلك هو صغير جدا،
وقد استطعنا تهيئته ليجري ما يقارب 10 أضعاف طوله.
أي 10 سنتيمترات في الثانية.
هذا سريع جدا مقارنة بروبوت صغير الحجم.
وهو فقط محدود بسبب إعدادات الاختبار.
لكن يعطيك هذا الآن فكرة عن كيفية عمل الروبوت.
نستطيع أيضا إنتاج نماذج ثلاثية اﻷبعاد، يمكنها الصعود فوق العقبات،
مثل الصرصور، الذي شاهدناه في وقت سابق.
لكن في النهاية نريد إضافة كل شيء على متن الروبوت.
نريد الاستشعار، والطاقة، والسيطرة، والنظام الميكانيكي كل ذلك معا،
ولا يجب استيحاء كل شيء من أسس بيولوجية.
هذا الروبوت بحجم سكاكر النعناع.
الآن، بدلا من المغناطيس أو العضلات لإيحاد الحركة،
نستخدم مواد.
هذه مادة حيوية مختلقة دقيقة الحجم.
من هذه المادة نستطيع إنتاج بكسلات صغيرة الحجم.
ويمكننا وضع واحدة من هذه البكسلات على بطن هذا الروبوت،
لذلك سيقوم الروبوت بالقفز عند استشعاره زيادة في الضوء.
المقطع التالي هو أحد المقاطع المفضلة لدي.
لديك روبوت بوزن 300 مليغرام
يقفز ما يقارب 8 سنتيمترات في الهواء.
حجمه (4) (4) (7) ملليمترات.
في البداية سترى وميضا ساطعا
بعد تحرير الطاقة،
ستجد الروبوت يتشقلب في الهواء.
هذا هو الوميض،
وبعده ترى الروبوت يقفز عاليا في الهواء.
ليست هناك حبال ولا أسلاك متصلة بالروبوت.
كل شيء على متن الروبوت، وتم القفز على شكل ردة فعل
للضوء الناتج عن مصباح المكتب الذي يقوم الطالب بإضاءته
لذلك أعتقد انه يمكنك أن تتخيل كل الأشياء الرائعة التي يمكن أن نقوم بها
مع روبوتات صغيرة الحجم تستطيع الجري والزحف والقفز والتدحرج.
تخيل الركام الناتج بعد كارثة طبيعية مثل الزلزال.
تخيل هذه الروبوتات الصغيرة تجول هذا الركام
للبحث عن ناجين.
أو تخيل عددا كبيرا من الروبوتات تتجول حول جسر
من أجل فحصه والتأكد من أنه آمن
لكيلا تحصل على انهيارات مثل هذه
التي حدثت خارج مينيابوليس في عام 2007.
أو فقط تخيل ما يمكن أن تفعله
لو كان لديك روبوتات تسبح خلال الدم.
أليس كذلك؟ "رحلة رائعة" لإسحاق أسيموف.
أو العمل دون الحاجة لشق الجسم في المقام الأول.
أو نستطيع تغيير طرق صناعتنا للأشياء وبشكل جذري
لو أمكننا جعل روبوتاتنا تعمل كالنمل اﻷبيض،
وجعلناها تبني التلال العالية ذات الثمانية أمتار،
وبناء مبان سكنية جيدة التهوية لغيرها من النمل اﻷبيض
في أفريقيا وأستراليا.
لذلك أعتقد أنني أعطيتكم بعض احتمالات
ما يمكننا القيام به من خلال هذه الروبوتات الصغيرة.
ونأمل أن نكون قد حققنا بعض التقدم إلى الآن لكن لا يزال أمامنا الكثير
ونأمل أن البعض منكم يمكنه المساهمة في تحقيق تلك الغاية.
شكرا جزيلا.
(تصفيق)