سرب القوارب الآلية التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يحول الممرات المائية إلى بنية تحتية عائمة قابلة للتكيف
طور باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) سربًا من القوارب الآلية المستقلة التي يمكنها التجمع في هياكل عائمة وإعادة تشكيلها بأقل قدر من التدخل البشري. تم تجهيز كل روبوت مساحته 21 سنتيمترًا مربعًا بأجهزة دفع وأجهزة استشعار ومزالج مغناطيسية خاصة به، مما يسمح للأسطول بالاتصال مثل لبنات البناء على الماء. يقوم النظام المعياري المسمى FloatForm بإنشاء منصات عائمة قابلة لإعادة التشكيل يمكنها التكيف بسرعة مع الاحتياجات والبيئات المتغيرة. ويقول الباحثون إن هذه التكنولوجيا يمكن أن تدعم عمليات الاستجابة لحالات الطوارئ، والجسور المؤقتة، والأسواق العائمة، ومراحل الأحداث، وغيرها من البنية التحتية حسب الطلب للأنهار والقنوات والبحيرات والمناطق الساحلية. الروبوتات العائمة اللامركزية FloatForm عبارة عن نظام روبوتي لامركزي للسرب يمكّن القوارب الصغيرة المستقلة من التجميع الذاتي في هياكل عائمة أكبر وإعادة تشكيلها بأقل قدر من التدخل البشري. مستوحى من الطريقة التي يشكل بها النمل الناري أطوافًا عائمة أثناء الفيضانات، يسمح النظام لكل روبوت باتخاذ قرارات محلية بدلاً من الاعتماد على تعليمات ثابتة من جهاز كمبيوتر مركزي. على عكس معظم الأنظمة الروبوتية ذاتية التجميع، والتي تعتمد على وحدة تحكم مركزية لتنسيق كل حركة، يقوم FloatForm بتوزيع الذكاء عبر السرب. يقوم مخطط مركزي خفيف الوزن بتعيين موقع نهائي لكل روبوت في الهيكل المستهدف، بينما تتعامل الروبوتات بشكل مستقل مع الملاحة وتجنب الاصطدام والتنسيق من خلال تبادل معلومات الموقع مع الجيران القريبين. يمكّن هذا النهج اللامركزي جميع الروبوتات من التحرك في وقت واحد، مما يؤدي إلى تحسين قابلية التوسع بشكل كبير لأن عبء العمل الحسابي يعتمد فقط على التفاعلات المحلية بدلاً من العدد الإجمالي للروبوتات. يتكون النموذج الأولي من قوارب آلية تبلغ مساحتها 21 سنتيمترًا مربعًا ومجهزة بأربعة محركات دفع شاملة الاتجاهات مرتبة على شكل X، مما يسمح لها بالتحرك في أي اتجاه والدوران في مكانها. يحمل كل قارب أيضًا أجهزة استشعار على متنه، وأجهزة معالجة، وآلية إغلاق مغناطيسية مبتكرة تتيح الاتصال والفصل المستقل عن الروبوتات المجاورة. يعتمد نظام الإغلاق على هيكل مساعد مستوحى من الأوريجامي يقوده محرك سيرفو واحد. تقوم الآلية بدفع أو سحب المغناطيس الدائم الموجود على الجوانب الأربعة للروبوت، مما يسمح للقوارب المجاورة بالاتصال عبر فجوات تتراوح من 10 إلى 15 سم. تضمن الأقطاب المغناطيسية المتناوبة محاذاة موثوقة في تشكيلات شبكية مربعة. يقوم صندوق التروس المطبوع ثلاثي الأبعاد بقفل المزلاج إما في وضع التعشيق أو فك التعشيق دون استهلاك الطاقة، ولا يتطلب طاقة إلا أثناء عملية الإغلاق والتحرير. يحافظ هذا التصميم الموفر للطاقة على سعة البطارية للدفع والحساب على متن الطائرة. أسراب عائمة أكثر ذكاءً تعامل المهندسون أيضًا مع العديد من تحديات الاستقرار أثناء التطوير. تسببت الدفعات القوية في البداية في الدوران المفرط بسبب انخفاض كتلة الروبوتات، مما دفع الباحثين إلى إضافة زعانف تثبيت تزيد من السحب الهيدروديناميكي وتحسين خوارزميات التحكم للتعويض عن الاختلافات بين الروبوتات الفردية. قام الفريق أيضًا بحل المشكلات الناجمة عن الجذب المغناطيسي القوي، مما مكن الروبوتات من الانفصال بشكل موثوق عند الطلب. وفي الاختبارات المعملية، تم تجميع أساطيل من أربعة وثمانية روبوتات بشكل مستقل في الهياكل المستهدفة، وتم فصلها وإعادة تجميعها في أشكال جديدة، وتشغيلها كسفينة صلبة واحدة قادرة على الحركة الجماعية. واستغرقت كل مظاهرة ما بين أربع وثماني دقائق. ومن خلال 10 تجارب، حقق النظام معدل نجاح مستقل بنسبة 90 بالمائة باستخدام أربعة روبوتات و70 بالمائة باستخدام ثمانية روبوتات، بينما تعافى من أخطاء الملاحة وجمود التشكيل دون مساعدة بشرية. وأظهرت عمليات المحاكاة الحاسوبية أيضًا أن إطار التنسيق اللامركزي يمكن أن يتوسع ليشمل أسرابًا تضم ما لا يقل عن 64 روبوتًا. ويتصور الباحثون إصدارات مستقبلية تعمل في القنوات والأنهار والموانئ والمياه الساحلية، حيث يمكن للإصدارات الأكبر من الروبوتات إنشاء جسور مؤقتة، أو منصات عمل عائمة، أو بنية تحتية للاستجابة لحالات الطوارئ، أو شبكات مراقبة بيئية، أو محطات إرساء تكيفية. وقال ستيفن سيرون، الأستاذ المساعد في جامعة ميشيغان، في بيان: “من خلال تحويل العبء الحسابي على الروبوتات نفسها، قاموا ببناء نظام أكثر مرونة يمكن في المستقبل القريب أن يمكّن مجموعات الروبوتات مثل هذه من الانتشار في بيئات المياه المفتوحة لعمليات البحث والمراقبة البيئية والبنية التحتية البحرية القابلة لإعادة التشكيل”. ستتطلب عمليات النشر المستقبلية آليات إغلاق أقوى وأنظمة تحديد المواقع الخارجية مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أو الملاحة القائمة على الرؤية، ولكن خوارزميات التنسيق الأساسية مصممة للعمل بشكل مستقل عن تكنولوجيا الاستشعار المستخدمة.
تم النشر: 2026-07-10 16:42:00
