الروبوتات المستوحاة بيولوجيًا: مستقبل الروبوتات التي يمكنها المشي والطيران والسباحة والتسلق
إن الروبوتات متعددة الوسائط المستوحاة بيولوجيًا والتي يمكنها التبديل بين أشكال الحركة المختلفة، مثل الطيران أو المشي أو السباحة أو التسلق، تتقدم بسرعة نحو مطابقة تنوع الحيوانات. تسلط الدراسة الضوء على كيفية قيام الباحثين بتطوير روبوتات قادرة على التكيف مع البيئات المتغيرة من خلال الجمع بين أوضاع متعددة للحركة في جهاز واحد. كما أنه يحدد التحديات الهندسية الرئيسية، بما في ذلك المساحة المحدودة على متن الطائرة وتحويلات الجسم المطلوبة للحركة السلسة، ويقترح خمسة مقاييس للأداء لتقييم هذه الأنظمة. يهدف الإطار إلى توجيه تطوير روبوتات الجيل التالي الأكثر قدرة وكفاءة وقدرة على التكيف. الطبيعة تلهم الروبوتات إن الروبوتات متعددة الوسائط المستوحاة من الكائنات الحية – وهي آلات قادرة على التبديل بين أشكال متعددة من الحركة مثل المشي أو الطيران أو السباحة أو التسلق أو القفز – تتقدم بسرعة نحو خفة الحركة والقدرة على التكيف التي نراها في الطبيعة، وفقًا لمراجعة جديدة. تبحث الدراسة الجديدة التي أجراها باحثون في جامعة Beihang، وجامعة Dalian للتكنولوجيا، وEPFL، في تطور الروبوتات متعددة الوسائط المستوحاة بيولوجيًا، والتحديات الهندسية التي تحد من تطورها، وإطارًا جديدًا لتقييم أدائها. على عكس الروبوتات التقليدية التي تستخدم شكلاً واحدًا من أشكال الحركة، تجمع الروبوتات متعددة الوسائط بين وضعين للحركة أو أكثر، مثل المشي أو الطيران أو السباحة، على منصة واحدة. لقد تطور هذا المجال من الجمع بين آليات منفصلة إلى إنشاء أنظمة متكاملة مستوحاة من الحيوانات تستخدم هياكل مشتركة وتحكمًا ذكيًا لزيادة القدرة على التكيف والكفاءة. وفقًا للمراجعة، فإن الهدف الرئيسي للروبوتات متعددة الوسائط ليس مجرد إضافة المزيد من خيارات الحركة ولكن تحسين الأداء العام في البيئات الصعبة. على سبيل المثال، يمكن للروبوت الذي يمكنه الطيران والمشي، استخدام الطيران للسفر السريع لمسافات طويلة قبل التحول إلى المشي لإجراء فحص دقيق على الأرض. وبالمثل، يمكن للروبوتات البرمائية الانتقال بين الأرض والمياه لإجراء عمليات البحث والإنقاذ، أو المراقبة البيئية، أو الاستكشاف تحت الماء. وتحدد الدراسة العديد من التحديات الهندسية الرئيسية التي يجب التغلب عليها لجعل هذه الروبوتات عملية. إحدى أكبر العوائق هي المساحة المحدودة على متن الطائرة، حيث يتطلب كل وضع حركة إضافي مشغلات وأجهزة استشعار وبطاريات ومكونات ميكانيكية تزيد من الحجم والوزن. يمكن للمكونات المفيدة في أحد الأوضاع أن تصبح ثقيلة في وضع آخر، مما يقلل من الكفاءة. التحدي الآخر هو تغيير شكل الجسم، أي القدرة على إعادة تشكيل هيكل الروبوت فعليًا لدعم أنواع مختلفة من الحركة. يجب على المصممين أيضًا تحقيق التوازن بين الصلابة والمرونة، ودمج أنظمة التشغيل المختلفة، والتأكد من أن أوضاع الحركة المتعددة تعمل معًا بدلاً من التداخل مع بعضها البعض. أنظمة حركة أكثر ذكاءً لمعالجة النقص في طرق التقييم الموحدة، يقترح الباحثون خمسة مقاييس أداء للروبوتات متعددة الوسائط. وهي تقيس عدد أوضاع الحركة التي يمتلكها الروبوت، والتكلفة الإضافية لإضافة قدرات جديدة، وعدد المكونات التي يمكن مشاركتها عبر أوضاع مختلفة، والوقت أو الطاقة اللازمة للتبديل بين الأوضاع، ومكاسب الأداء الإجمالية التي يتم تحقيقها من خلال الجمع بين أشكال متعددة من الحركة. تتناول المراجعة أيضًا استراتيجيات التصميم الناشئة التي يمكنها تحسين الروبوتات المستقبلية. تسمح المواد الناعمة والهياكل المرنة للروبوتات بالتشوه والتكيف مع محيطها، في حين أن إعادة استخدام الهيكل تمكن نفس المكونات من أداء وظائف متعددة. هناك نهج واعد آخر وهو هندسة الروبوتات المتعددة، حيث تتعاون فرق من الروبوتات البسيطة لتحقيق قدرات متعددة الوسائط بشكل جماعي. ومن ناحية البرمجيات، لاحظ الباحثون أن خوارزميات التخطيط والتحكم التقليدية تكافح مع التغيرات الجذرية في الديناميكيات التي تحدث عندما تقوم الروبوتات بتبديل أوضاع الحركة. وهم يجادلون بأن التقدم في التعلم المعزز، ونماذج الرؤية واللغة والعمل، والنماذج العالمية، والأجسام الروبوتية الذكية جسديًا ستكون ضرورية لتمكين التحولات السلسة واتخاذ القرارات المستقلة في البيئات المعقدة. وبالنظر إلى المستقبل، يتصور المؤلفون روبوتات متعددة الوسائط تدمج بشكل وثيق الأجهزة التكيفية مع الإدراك والتخطيط والتحكم القائم على الذكاء الاصطناعي. وسوف يتطلب تحقيق هذه الغاية التقدم في المواد، والمحركات عالية الأداء، وأجهزة الاستشعار، وخوارزميات التعلم القادرة على التعامل مع ظروف العالم الحقيقي التي لا يمكن التنبؤ بها. ويرى الباحثون أنه إذا أمكن التغلب على هذه التحديات، فإن الروبوتات متعددة الوسائط المستوحاة بيولوجيًا في المستقبل لن تتمكن من مجاراة تنوع الحيوانات فحسب، بل ستتفوق في بعض التطبيقات على نظيراتها الطبيعية.
تم النشر: 2026-07-22 19:06:00
