يرفرف الروبوت الآلي المستوحى من طائر البفن بجناحيه للتنقل عبر الهواء والماء
يقضي الخبراء سنوات في محاولة بناء أنظمة روبوتية يمكنها الطيران والغوص. البفن يفعل ذلك دون تفكير ثانٍ. مستوحاة من الطبيعة، قام المهندسون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) ومعهد EPFL في لوزان بسويسرا، بإنشاء “مركبة جوية مائية جديدة ذات أجنحة مرفرفة” (FAAV). يزن الروبوت أقل من 300 جرام، وهو مصمم بجسم مركزي وجناحين مرنين وذيل قابل للتوجيه. وفي الاختبارات الميدانية عبر بحيرة جنيف، سبحت الآلة عبر البحيرة قبل أن ترفرف بجناحيها، وتكسر سطح الماء، وتطير في الهواء الطلق. وقال رافائيل زوفيري، أستاذ مساعد في الهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “إن رؤيتنا الحلم هي أن يقوم علماء المحيطات وعلماء الأحياء البحرية وأعضاء المجتمعات الساحلية بإطلاق هذا الروبوت من قارب، أو من الشاطئ، وسوف يطير بالقرب من المنطقة محل الاهتمام، مثل جبل جليدي أو منشأة ميناء، أو فوق مجموعة من الحيتان”. وأضاف زوفيري: “سوف يغوص في الماء لأخذ قياسات أو جمع عينة، ثم يعود لتسليم البيانات بجزء صغير من تكلفة الطرق التقليدية. ثم يمكنه العودة للغوص للحصول على المزيد”. القفز من خزان المياه. ائتمان: رافائيل زوفيري رحلة FAAV في البداية، افترض الفريق الهندسي أن الروبوت المزدوج المتوسط سيتطلب مكونات تحويل معقدة وثقيلة. وقد أثبتت الطبيعة خطأهم. تمت مراجعة البيانات البيولوجية عن طيور الرفراف، وطيور النوء، والكمثرى. وقد وجد أن الطيور الصغيرة تحافظ على نفس الآليات الفيزيائية في كلا البيئتين، وببساطة تغير سرعتها. يرفرف طائر البفن عشر مرات تقريبًا في الثانية في الهواء، وينخفض إلى أربع مرات في الثانية عند الغوص تحت الماء. وقام الفريق بمحاكاة هذا السلوك بدقة ملحوظة. مدعومًا بمحرك كهربائي صغير مقاوم للماء وعمود مرفقي ميكانيكي، يضخ FAAV أجنحته المرنة المغطاة بالجسيمات النانوية بمعدل خمس نبضات ثابتة في الثانية. إن مفتاح هذا النجاح المزدوج المتوسط هو مرونة الجناح، والتي يجب أن تكون مرنة بما يكفي لتقليل سعة الرفرفة تحت الماء ولكنها صلبة بما يكفي لإبقاء المركبة محمولة في الهواء. ويبحر في الماء بسرعة متر واحد في الثانية. وتبلغ سرعته في السماء 6 أمتار في الثانية. انتقال الماء إلى الهواء لكن اختراق السطح هو الجزء الأصعب. يتطلب التحول قوة هائلة. وللتغلب على التوتر السطحي اللزج للماء، اكتشف المهندسون أن الروبوت يجب أن يقترب من السطح بميل شديد الانحدار يبلغ 70 درجة. من شأن الزاوية الضحلة أن تسمح للمياه بحبس أطراف الأجنحة، في حين أن الميل الأكثر انحدارًا يتسبب في قلب الطائرة بدون طيار للخلف وتحطمها. ومن المثير للاهتمام أن الروبوت يحقق انتقاله من تحت الماء إلى الهواء بالكامل دون أقدام. يجدف طائر البفن والبط الحقيقي بأقدامه المكففة لكسر التوتر السطحي للماء. اكتشف زوفيري وفريقه أن الروبوت يمكنه إطلاق نفسه بنجاح باستخدام حجم جناحه وتردد رفرفته وميل ذيله فقط. أثبتت هذه النتيجة أنه، على الأقل في مجال الروبوتات، فإن مناورة التجديف بالقدم ليست ضرورية على الإطلاق للإقلاع. يعمل مختبر AURA في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بالفعل على المرحلة التالية من التطوير. ستتميز الإصدارات المستقبلية بأجنحة متقدمة قادرة على الالتواء والتوجيه، مما يسمح للطائرة بدون طيار بالتنقل في الرياح العاصفة والأمواج الساحلية المتلاطمة. في الوقت الحالي، يتم جمع بيانات المحيطات باستخدام سفن بحثية ضخمة لا يمكنها الإبحار بأمان في الشعاب الضحلة الغادرة أو كسر الجليد. يمكن أن تساعد FAAV في تغيير ذلك من خلال نشرها كل ساعة بدلاً من أسبوعيًا، والتنقل بشكل مستقل ذهابًا وإيابًا بين قواعد البحث والنظم البيئية البحرية الضعيفة. ونُشرت الدراسة في مجلة Science في 9 يوليو.
تم النشر: 2026-07-09 18:52:00
