هذا الروبوت الصغير يحاكي لكمة Mantis Shrimp القوية

[ad_1]

جمبري السرعوف تفتخر بإحدى أقوى اللكمات وأسرعها في الطبيعة – فهي على قدم المساواة مع ولدت القوة بواسطة رصاصة من عيار 22. هذا يجعل المخلوق موضوعًا جذابًا للدراسة للعلماء المتحمسين لمعرفة المزيد عن الميكانيكا الحيوية ذات الصلة. من بين الاستخدامات الأخرى ، يمكن أن يؤدي إلى روبوتات صغيرة قادرة على حركات سريعة وقوية بنفس القدر. الآن ، توصل فريق من باحثي جامعة هارفارد إلى نموذج ميكانيكي حيوي جديد لجمبري السرعوف الملحق الجبار، وبنت روبوتًا صغيرًا لتقليد تلك الحركة ، وفقًا لـ ورقة حديثة نشرت في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

“نحن مفتونون بالعديد من السلوكيات الرائعة التي نراها في الطبيعة ، لا سيما عندما تلبي هذه السلوكيات أو تتجاوز ما يمكن تحقيقه بواسطة الأجهزة التي يصنعها الإنسان ،” قال كبير المؤلفين روبرت وود ، عالم الروبوتات في كلية جون أ. بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية (SEAS) بجامعة هارفارد. سرعة وقوة ضربات قريدس فرس النبي ، على سبيل المثال ، هي نتيجة لآلية أساسية معقدة. من خلال بناء نموذج آلي لملحق فرس النبي يضرب القريدس ، يمكننا دراسة هذه الآليات بتفاصيل غير مسبوقة “.

تصدرت مجموعة وود البحثية عناوين الصحف منذ عدة سنوات عندما تم إنشاؤها روبوبي، روبوت صغير قادر على الطيران غير المربوط جزئيًا. الهدف النهائي لهذه المبادرة هو بناء سرب من الروبوتات الصغيرة المترابطة القادرة على الطيران المستمر غير المربوط – وهو تحد تكنولوجي كبير ، بالنظر إلى حجم الحشرات ، والذي يغير القوى المختلفة في اللعب. في عام 2019 ، مجموعة Wood أعلنت إنجازها من أخف روبوت بحجم الحشرات حتى الآن حقق طيرانًا مستدامًا غير مقيّد – نسخة محسّنة تسمى RoboBee X-Wing. (كيني بروير ، يكتب في طبيعة سجيةو وصفها “كقوة من تصميم وهندسة النظام.”)

الآن ، حولت مجموعة وود انتباهها إلى الميكانيكا الحيوية لكمة السرعوف الروبيان. كما أبلغنا سابقا، السرعوف الروبيان تأتي في العديد من الأصناف. هناك حوالي 450 نوعًا معروفًا. ولكن يمكن تصنيفها عمومًا إلى نوعين: تلك التي تطعن فرائسها بزوائد تشبه الرمح (“الرمح”) وتلك التي تحطم فريستها (“الكسارات”) بمخالب كبيرة ومستديرة وشبيهة بالمطرقة (“الزوائد الجذابة “). هذه الضربات سريعة جدًا (تصل إلى 23 مترًا في الثانية ، أو 51 ميلًا في الساعة) وقوية ، وغالبًا ما تنتج فقاعات تجويف في الماء ، مما يخلق موجة صدمة يمكن أن تكون بمثابة ضربة متابعة ، ومذهلة وفي بعض الأحيان تقتل الفريسة . في بعض الأحيان ، يمكن أن ينتج عن الضربة تلألؤ ضوئي ، حيث تنتج فقاعات التجويف وميضًا قصيرًا من الضوء أثناء انهيارها.

وفق دراسة 2018، يبدو أن سر هذه اللكمة القوية لا ينشأ من العضلات الضخمة ولكن من البنية التشريحية المحملة بنابض لأذرع الجمبري ، مثل القوس والسهم أو مصيدة فئران. تشد عضلات الجمبري هيكلًا على شكل سرج في الذراع ، مما يؤدي إلى ثنيها وتخزين الطاقة الكامنة ، والتي يتم إطلاقها مع تأرجح المخلب الشبيه بالضرب. إنها في الأساس آلية تشبه المزلاج (تقنيًا ، تشغيل زنبركي بوساطة Latch ، أو LaMSA) ، مع هياكل صغيرة في أوتار العضلات تسمى sclerites تعمل كمزلاج.

هذا مفهوم جيدًا ، وهناك العديد من الكائنات الحية الصغيرة الأخرى القادرة على إنتاج حركات فائقة السرعة من خلال آلية قفل مماثلة: أرجل الضفادع وألسنة الحرباء ، على سبيل المثال ، بالإضافة إلى الفك السفلي لنمل الفك الفكي وتفجير بذور النباتات . لكن علماء الأحياء الذين عكفوا على دراسة هذه الآليات لسنوات لاحظوا شيئًا غير عادي في قريدس فرس النبي – تأخرًا مدته 1 ميلي ثانية بين وقت حدوث عملية الفتح والالتقاط.

“عندما تنظر إلى عملية الضرب على كاميرا فائقة السرعة ، هناك تأخير زمني بين وقت إطلاق الصليبات وحرائق الملحق ،” قال المؤلف المشارك الأول ناك سيونغ (باتريك) هيون، زميل ما بعد الدكتوراه في SEAS. “يبدو الأمر كما لو أن الفأر أطلق مصيدة فئران ولكن بدلاً من أن ينكسر على الفور ، كان هناك تأخير ملحوظ قبل أن ينقطع. من الواضح أن هناك آلية أخرى تثبت الملحق في مكانه ، لكن لم يتمكن أحد من فهم كيفية عمل الآلية الأخرى بشكل تحليلي “.

.

[ad_2]

Leave a Comment