المطلع
عاجل

post-image

علماء يصنعون روبوتات صغيرة قادرة على الطيران بحجم الخنفساء


02:14 علوم وتكنولوجيا
2024-08-03
64289

في العالم الطبيعي، تختلف آليات الطيران بشكل كبير بين الطيور والخفافيش والحشرات. يستخدم كل منها مجموعة فريدة من العضلات لتشغيل أجنحتها. ومع ذلك، فإن أصغر الحشرات تقدم حالة مثيرة للاهتمام بشكل خاص، مع المناقشات الجارية بين العلماء حول ما إذا كانت تستخدم العضلات على الإطلاق للتحكم في حركات أجنحتها. تقدم الخنافس، على وجه الخصوص، مثالاً رائعاً بآلية طيرانها المعقدة التي تتضمن زوجاً من الأجنحة الأمامية الصلبة، والمعروفة باسم الأجنحة الغمدية، وزوجاً من الأجنحة الخلفية القابلة للطي. في حالة الراحة، يتم طي هذه الأجنحة الخلفية بدقة تحت الأجنحة الغمدية الواقية، وقبل الإقلاع تنفتح الأجنحة الغمدية لإطلاق الأجنحة الخلفية، والتي تتكشف بطريقة معقدة تشبه الأوريجامي.

اكتشاف آلية الجناح السلبي

على الرغم من الأبحاث المكثفة حول نشر الأجنحة الخلفية للخنافس، فإن كيفية تشغيل هذه الأجنحة ظلت لغزاً. في الآونة الأخيرة، توصل فريق من العلماء بقيادة داريو فلوريانو في جامعة «EPFL» السويسرية، إلى اكتشاف رائد. فقد كشفوا أن الأجنحة الخلفية للخنافس يتم نشرها وسحبها بشكل سلبي، بدلاً من أن تعمل بالعضلات كما كان يُفترض سابقاً. وباستخدام كاميرات عالية السرعة ونماذج روبوتية، أثبتوا أن الأجنحة الغمدية تلعب دوراً حاسماً في نشر وسحب الأجنحة الخلفية، في حين تسهل قوى الخفقان فتح الأجنحة. لا يعزز هذا الاكتشاف فهمنا لطيران الخنافس فحسب، بل يحمل أيضاً إمكانات كبيرة لتصميم الروبوتات الدقيقة القادرة على التنقل في الأماكن الضيقة.

المنهجية التجريبية

لكشف هذه الآلية، أجرى باحثو جامعة «EPFL» تجارب دقيقة. فقد قاموا بتثبيت ظهر خنفساء وحيد القرن في جهاز ثابت والتقطوا حركة جناحها بثلاث كاميرات عالية السرعة متزامنة تعمل بسرعة 2000 إطار في الثانية. وكشفت اللقطات أن فتح الأجنحة الغمدية يؤدي إلى إطلاق جزئي للأجنحة الخلفية. عندما تبدأ الخنفساء في رفرفة أجنحتها، ترتفع قاعدة الجناح الخلفي، مما يؤدي إلى فتح الأجنحة بالكامل. اقترح الفريق أن الطاقة المحملة مسبقاً في الأجنحة الخلفية تبدأ في إطلاق الأجنحة الخلفية على شكل «زنبرك»، في حين تكمل القوة الطاردة المركزية الناتجة عن الرفرفة عملية النشر.

التحقق من خلال النماذج الروبوتية

للتحقق من صحة نتائجهم، أزال العلماء جناحاً خلفياً واحداً من خنفساء وألحقوه بآلية رفرفة مصممة خصيصاً لتكرار خفقات جناح الخنفساء. من خلال محاكاة تردد رفرفة الخنفساء الذي يبلغ نحو 38 خفقة جناح في الثانية، لاحظوا نفس ارتفاع الجناح وفتحه، مما يؤكد أن العضلات ليست مسؤولة عن العملية. أظهرت تجارب أخرى أن الأجنحة الخلفية، وليست العضلات، هي التي سهلت انكماش الأجنحة بعد الطيران.

الآثار المترتبة على التصميم

تمتد آثار هذا الاكتشاف إلى ما هو أبعد من علم الحشرات إلى مجال الروبوتات. إن فهم آلية النشر والانكماش السلبي لأجنحة الخنافس يمكن أن يلهم تصميم روبوتات دقيقة طائرة أكثر كفاءة. وقد طبق باحثو «EPFL» بالفعل هذه المبادئ لتطوير روبوت دقيق يزن 18 غراماً. يستخدم هذا الروبوت محركاً لتنشيط رفرفة الجناح ونشر الجناح السلبي، مما يسمح له بالإقلاع والطيران والهبوط بسلاسة. تتقلص الأجنحة تلقائياً عند الهبوط دون الحاجة إلى محركات إضافية، مما يجعل الروبوت مناسباً بشكل خاص للتنقل في البيئات المزدحمة والمحدودة.

تأثير أوسع وآفاق مستقبلية

تسلط هذه النتائج الضوء على آفاق الحلول التطورية الطبيعية؛ إذ يتم الاستفادة من تآزر التحكم والتفاعلات المادية لتقليل التعقيد وتوفير الطاقة وتعزيز المرونة. من خلال محاكاة هذه الاستراتيجيات الطبيعية، يمكن للمهندسين إنشاء أنظمة روبوتية أكثر تطوراً وكفاءة.

تمثل الدراسة، التي نُشرت في مجلة «نايتشور» (Nature) خطوة مهمة إلى الأمام في مجال المحاكاة الحيوية وتصميم الروبوتات. وقد تشهد التطورات المستقبلية نشر هذه الروبوتات الصغيرة الحجم في مجموعة متنوعة من السيناريوهات، من عمليات البحث والإنقاذ في مناطق الكوارث إلى الاستكشاف والصيانة في البيئات الخطرة.

كلمات مفتاحية

اخبار ذات صلة

تعليقات

دوایین هەواڵەکان

سەرۆک کۆمار نامەیەکی پیرۆزبایی لە هاوتا تونسییەکەیەوە پێدەگات

سەرۆک کۆمار نامەیەکی پیرۆزبایی لە هاوتا تونسییەکەیەوە پێدەگات

2026-04-18 10:07 43006
بافڵ تاڵەبانی: کردنەوەی گەرووی هورمز هەنگاوێکی گرنگە بۆ سەقامگیری ناوچەکە

بافڵ تاڵەبانی: کردنەوەی گەرووی هورمز هەنگاوێکی گرنگە بۆ سەقامگیری ناوچەکە

2026-04-18 10:02 42401
تره‌مپ: ره‌نگه‌ ماوه‌ی ئاگربه‌ست له‌گه‌ڵ ئێران درێژ نه‌كه‌مه‌وه‌

تره‌مپ: ره‌نگه‌ ماوه‌ی ئاگربه‌ست له‌گه‌ڵ ئێران درێژ نه‌كه‌مه‌وه‌

2026-04-18 10:01 44429
قاڵیباف: هەرچی ترەمپ دەیڵێت درۆیە

قاڵیباف: هەرچی ترەمپ دەیڵێت درۆیە

2026-04-18 09:58 43180
سەرچاوەیەک: مالیکی سودانی تێدەپەڕێنێت و لە وەرگرتنی پۆستی سەرۆک وەزیران نزیک دەبێتەوە

سەرچاوەیەک: مالیکی سودانی تێدەپەڕێنێت و لە وەرگرتنی پۆستی سەرۆک وەزیران نزیک دەبێتەوە

2026-04-18 09:57 41203
نهێنیەکانی پشت مردنی دوایین دڕندەکانی سەدام حەبووش تکریتی لە هەولێر

نهێنیەکانی پشت مردنی دوایین دڕندەکانی سەدام حەبووش تکریتی لە هەولێر

2026-04-09 18:12 56413
هەرێم بڕی ٤٣ ملیار دینار داهاتی نانەوتیی ڕادەستی بەغدا کرد

هەرێم بڕی ٤٣ ملیار دینار داهاتی نانەوتیی ڕادەستی بەغدا کرد

2026-04-09 00:31 54814
سودانی بۆ ماكرۆن: بكه‌رانی ئه‌و هێرشه‌ی نزیك هه‌ولێر ده‌ستگیركراون كه‌ ئه‌فسه‌ره‌ فه‌ره‌نسییه‌كه‌ی تیادا كوژرا

سودانی بۆ ماكرۆن: بكه‌رانی ئه‌و هێرشه‌ی نزیك هه‌ولێر ده‌ستگیركراون كه‌ ئه‌فسه‌ره‌ فه‌ره‌نسییه‌كه‌ی تیادا كوژرا

2026-04-09 00:29 54687
عێراق: له‌ رۆژی هه‌ینییه‌وه‌ ده‌ست به‌ گه‌شته‌ ئاسمانییه‌كانی نێوخۆ و ده‌ره‌وه‌ ده‌كرێته‌وه‌

عێراق: له‌ رۆژی هه‌ینییه‌وه‌ ده‌ست به‌ گه‌شته‌ ئاسمانییه‌كانی نێوخۆ و ده‌ره‌وه‌ ده‌كرێته‌وه‌

2026-04-09 00:28 58122
په‌رله‌مانی عێراق ئه‌ندامانی لیژنه‌ی دارایی په‌سه‌ندكرد؛ پێنج ئه‌ندامیان كوردن

په‌رله‌مانی عێراق ئه‌ندامانی لیژنه‌ی دارایی په‌سه‌ندكرد؛ پێنج ئه‌ندامیان كوردن

2026-04-09 00:26 27335
تره‌مپ: لوبنان به‌شێك نییه‌ له‌ رێككه‌وتنی ئاگربه‌ست له‌گه‌ڵ ئێران

تره‌مپ: لوبنان به‌شێك نییه‌ له‌ رێككه‌وتنی ئاگربه‌ست له‌گه‌ڵ ئێران

2026-04-09 00:25 54318
حکومەتی عێراق بەتوندی ئیدانه‌ی هێرشەکانی ئه‌مڕۆی ئیسرائیل بۆ سەر لوبنان دەکات

حکومەتی عێراق بەتوندی ئیدانه‌ی هێرشەکانی ئه‌مڕۆی ئیسرائیل بۆ سەر لوبنان دەکات

2026-04-09 00:22 27386
سوپای پاسداران: هێرشه‌كانی سه‌ر لوبنان رانه‌گیرێن، وه‌ڵامی توندمان ده‌بێت

سوپای پاسداران: هێرشه‌كانی سه‌ر لوبنان رانه‌گیرێن، وه‌ڵامی توندمان ده‌بێت

2026-04-09 00:21 56548
پزیشكیان: ئاگربه‌ست له‌ لوبنان مه‌رجێكی سه‌ره‌كی پێشنیاره‌ 10 خاڵییه‌كه‌ی ئێرانه‌

پزیشكیان: ئاگربه‌ست له‌ لوبنان مه‌رجێكی سه‌ره‌كی پێشنیاره‌ 10 خاڵییه‌كه‌ی ئێرانه‌

2026-04-09 00:19 27720
مەسرور بارزانی: هێرشەکەی سەر کونسوڵخانەی کوێت لە بەسرە پێشێلکردنی یاسا نێودەوڵەتییەکانە

مەسرور بارزانی: هێرشەکەی سەر کونسوڵخانەی کوێت لە بەسرە پێشێلکردنی یاسا نێودەوڵەتییەکانە

2026-04-08 02:12 57732
ترەمپ: لەسەر داوای پاکستان هێرشەکانی سەر ئێران بۆ دوو هەفتە رادەگرم

ترەمپ: لەسەر داوای پاکستان هێرشەکانی سەر ئێران بۆ دوو هەفتە رادەگرم

2026-04-08 02:08 26649
عێراقچی: بە ئامانجگرتنی كارگه‌كانی وزە لەلایەن ئیسرائیلەوە پێچەوانەی وادەی ترەمپە

عێراقچی: بە ئامانجگرتنی كارگه‌كانی وزە لەلایەن ئیسرائیلەوە پێچەوانەی وادەی ترەمپە

2026-03-28 00:23 27150
پەروەردە و خوێندنی باڵای هەرێم کاتی دەستپێکردنەوەی دەوامیان ڕاگەیاند

پەروەردە و خوێندنی باڵای هەرێم کاتی دەستپێکردنەوەی دەوامیان ڕاگەیاند

2026-03-28 00:03 70412