يمكن للإنسان الآلي الذي تم تطويره حديثًا ذو قدمين التبديل بسلاسة بين المشي والطيران ، و إن الجمع بين هاتين المهارتين هو ما يميز هذه الآلة المستقبلية حقًا.
نقدم لكم LEONARDO أو LEO للاختصار. الاسم هو اختصار للطائرة بدون طيار LEgs ONboARD ، وهو جيد لكن بشكل غير كاف يصف هذا الروبوت. مهندسو معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا الذين قاموا ببناء المدار الأرضي المنخفض لم يضربوا فقط زوجًا من الأرجل الآلية على طائرة بدون طيار – كان عليهم تصميم الروبوت مع أخذ المشي والطيران في الاعتبار و تطوير برامج متخصصة لدمج مكوناتها المختلفة.
لا يزال المدار الأرضي المنخفض نموذجًا أوليًا – وهو نوع من إثبات المفهوم لمعرفة ما إذا كان الروبوت الطائر ذو قدمين يمكنه أداء مهام كان من الصعب أو المستحيل على الروبوتات الأرضية أو الطائرات بدون طيار إنجازها بمفردها. في المستقبل ، يمكن تكليف نسخة كاملة بوظائف صعبة أو خطيرة ، مثل فحص وإصلاح البنية التحتية التالفة ، وتركيب معدات جديدة في أماكن يصعب الوصول إليها ، أو التعامل مع الكوارث الطبيعية والحوادث الصناعية. في النهاية ، يمكن للإنسان الآلي الذي يشبه المدار الأرضي المنخفض أن ينقل المعدات الدقيقة إلى سطح جرم سماوي ، مثل المريخ أو تيتان ، قمر زحل. والأكثر خطورة ، يمكن استخدام الطيار ذو قدمين في الدفاعاته أو الحرب.
سمات الخيال العلمي في LEO ليست من قبيل الصدفة. في رسالة بريد إلكتروني ، أخبرني الفريق أنهم مستوحون من الروبوت الخيالي الذي يشبه الإنسان استرو الصبي و ال رجل حديدي-مثل الدعاوى النفاثة بناها ريتشارد براوننج من Gravity Industries. في النهاية ، كان الغرض من المشروع هو دراسة تقاطع المشي والطيران من منظور الديناميكيات والسيطرة و “لإعطاء قدرة غير مسبوقة على المشي وحل المشكلات التي تطرحها الحركة الهجينة” ، كما أوضح الفريق في مقطع فيديو. يأمل فريق Caltech أيضًا في بناء معدات هبوط تكيفية للإقلاع والهبوط العمودي (VTOL) على التضاريس الصعبة.
ناكتشف أتور هذه الحيلة منذ فترة طويلة ، مثل الطيور والخفافيش الحشرات و الكثير من الاخرين الكائنات الحية يمكن التبديل مرة أخرىاختصار الثاني بين هذين الأسلوبين من الحركة. يوفر ميزة تطورية متميزة. من ناحية أخرى ، تميل الروبوتات إلى أن تكون متخصصة وقادرة على التحرك بإحدى هاتين الطريقتين فقط. هناك إيجابيات وسلبيات لهذا: الروبوتات الأرضية ثابتة وقوية وقادرة على حمل الأحمال الثقيلة ، لكنها تكافح في التضاريس الصعبة ولا يمكنها الوصول إلى الأماكن المرتفعة. الطائرات بدون طيار عالية الحركة وقادرة على الطيران في جميع أنواع البيئات ، لكنها لا تستطيع البقاء عالياً لفترة طويلة بسبب متطلبات الطيران العالية للطاقة ، كما أنها سيئة في أداء مهام التلاعب الدقيق. ومن هنا تأتي الرغبة في إنشاء آلة يمكنها الاستفادة من أفضل ما في العالمين.
قد تحصل G / O Media على عمولة
لتحقيق التوازن على الأرض وخفة الحركة في الهواء ، يجب تصميم المدار الأرضي المنخفض بعناية. وأوضح كيونام كيم ، وسون جو تشونغ ، وإيلينا سورينا لوبو ، وباتريك سبيلر في عبر البريد الإلكتروني أن هذا يتطلب مكونات قوية ولكن خفيفة الوزن أيضًا أس خوارزميات للتحكم في المراوح الأربعة ومفاصل الأرجل في المدار الأرضي المنخفض “بطريقة متزامنة لضمان أن المدار الأرضي المنخفض يمشي أو يطير دون أن يفقد توازنه.” وأضافوا أن المجالين المتباينين ”لا يتشابكان عادةً في الأنظمة الروبوتية الحالية ، وكان علينا معالجة مجموعة غنية من المشكلات الهندسية التي لم تتم دراستها جيدًا في أنظمة روبوتية أخرى”. بحث ورق تم نشر الخطوط العريضة لهذا العمل اليوم في Science Robotics.
يزن المدار الأرضي المنخفض 5.7 أرطال (2.58 كجم) ويبلغ 2.5 قدم (75 سم) طويل. مثل الطائر ، يستخدم الروبوت نحيله ، أرجل متعددة المفاصل للدفع عن الأرض وتقديم المساعدة أثناء الإقلاع. وتتزامن الدفاعات الكهربائية المائلة في المدار الأرضي المنخفض – المراوح الأربعة – مع هذه القفزات. يمشي LEO كما لو كان يرتدي الكعب العالي ، لكن هذا الكعب يسمح بالوقوف المتوازن ؛ ومع ذلك ، إذا استدعت الظروف ، يمكن دائمًا أن تبدأ مراوح المدار الأرضي المنخفض لضمان مزيد من الاستقرار. يتم تعبئة البطاريات وأجهزة الاستشعار وقوة المعالجة المطلوبة في جذع الروبوت ، مما يسمح بالاستقلالية الكاملة وعدم وجود أسلاك ثقيلة.
أوضح الفريق في بريده الإلكتروني: “نلاحظ أن تحسين استهلاك الطاقة في المدار الأرضي المنخفض لم يكن أولوية في هذا العمل”. “بدلاً من ذلك ، ركزنا على مجموعة واسعة من القدرات.”
في الاختبارات ، تحرك المدار الأرضي المنخفض ذهابًا وإيابًا بين المشي السريع والطيران ، وهو ما فعلته لتجنب العقبات الصعبة وأداء المهام الصعبة التي تتطلب التوازن – بما في ذلك التزلج على الألواح والمشي على حبل مشدود. أتاح تصميم المدار الأرضي المنخفض “المشي الديناميكي على قدمين مع التفاعل الأرضي المعقد ، مع الحفاظ على أداء الطيران لمركبة متعددة الدوارات” ، كما كتب الفريق في بريدهم الإلكتروني. يدعي الفريق أن المدار الأرضي المنخفض هو أول إنسان آلي ذو قدمين يقوم بالتشابك ، وإن كان ذلك بمساعدة مراوحه.
مع القوة المشتركة للمشي والطيران ، يأمل الفريق في تمكين مجموعة واسعة من المهام الروبوتية ، مثل عاليةفحص خط الجهد ومراقبة الجسور العالية. يمكن لهذه الروبوتات فحص البنية التحتية القديمة ، والعمل في سيناريوهات الكوارث ، وحتى استكشاف عوالم بعيدة.
قال ستيفانو مينتشيف ، الباحث في قسم علوم النظم البيئية في ETH في زيورخ ، في مقالة ذات صلة بموقع Focus ، إن قدرات المدار الأرضي المنخفض تتطلب مقايضات:
تميل المراوح لتكون أكثر فاعلية في تثبيت حركة المدار الأرضي المنخفض ، لكن هذا الاختيار يقلل من كفاءتها أثناء الطيران. لتقليل الوزن الذي يجب رفعه ، تكون الأرجل نحيلة وغير قوية. يحتاج المدار الأرضي المنخفض إلى دعم مستمر من المراوح أثناء المشي ، مما يجعله أكثر جوعًا للطاقة من الروبوت الأرضي البحت …[The] مدى هذه المقايضات ، وبالتالي مدى قرب الروبوت متعدد الوسائط من الروبوت الأرضي أو الجوي البحت ، يعتمد على خيارات التصميم. لا يزال تقليل المفاضلات إلى الحد الأدنى يمثل تحديًا هائلاً.
قدم مينتشيف ، الذي لم يشارك في الدراسة الجديدة ، نصيحته للفريق ، قائلاً إنه يجب أن يستمروا في إلهامهم من الطبيعة. وأشار إلى الثعابين الطائرة التي تسطح أجسامها لتحسين الانزلاق.
بالتأكيد هناك مجال للتحسين ، لكن المدار الأرضي المنخفض هو الأول من سلالة جديدة تمامًا من الروبوتات. مع استرو الصبي كونهم مصدر إلهام رئيسي ، لا يزال أمام هؤلاء العلماء طريق طويل ليقطعوه.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”