الروبوتات الدقيقة المستوحاة من حشرة Ripple تعيد تعريف حركة الماء

درس فريق من جامعة كاليفورنيا في بيركلي وجامعة أجو ومعهد جورجيا للتكنولوجيا حشرة مائية صغيرة من جنس Rhagovelia، ثم صنع مروحة دقيقة مستوحاة من أرجلها واختبرها على روبوت بحجم الحشرة. تنفتح المروحة وتغلق تلقائياً بفعل تفاعل مرونة بنيتها مع التوتر السطحي للماء. هذا يقلل الحاجة إلى آلية منفصلة لتحريك المروحة نفسها، لكنه لا يعني أن الروبوت بأكمله يتحرك بلا مصدر للطاقة.

كيف تتحرك حشرات «ريبّل باغ» فوق الماء؟

تمتلك هذه الحشرات مراوح صغيرة على زوج من أرجلها. وتتكون كل مروحة من شرائط مسطحة دقيقة تتسم بصلابة مختلفة بحسب اتجاه القوة. أثناء دفع الماء تنفتح لتوليد مقاومة تدفع الجسم إلى الأمام، وعند عودة الرجل تنطوي لتقليل المقاومة. يفتح التوتر السطحي والمرونة المروحة ويغلقانها من دون حاجة إلى أمر عضلي مباشر لتغيير شكلها.

اختبر الباحثون رجل حشرة منفصلة عن جسمها، ووضعوها في قطرة ماء. انفتحت المروحة رغم عدم اتصالها بعضلة، وهو دليل على أن التحول في شكلها استجابة ميكانيكية سلبية. لا يعني ذلك أن الحشرة لا تستخدم عضلاتها لتحريك الرجل أو دفع نفسها.

المصدر: جامعتا أجو وجورجيا للتكنولوجيا؛ Science

ماذا صنع الفريق وما الذي قاسه؟

صنع المهندسون مروحة صناعية كتلتها نحو مليغرام واحد ودمجوها في روبوت صغير يطفو على الماء. ساعد الشكل المستوحى من الحشرة على تحسين قوة الدفع والكبح والمناورة في تجارب المقارنة. الدراسة تربط بين البنية المجهرية للمروحة والأداء الميكانيكي، وتقدم قاعدة لتصميم روبوتات مائية أصغر وأكثر رشاقة.

وصلت الحشرة في القياسات إلى سرعة تقارب 120 طول جسم في الثانية، وسجلت انعطافاً بنحو 96 درجة خلال 50 ملي ثانية. ينسب الجدول في المقال الإنجليزي هذين الرقمين إلى الروبوت أيضاً، بينما ملخص الدراسة يقدمهما بوصفهما أداء الحشرة. لا ينبغي افتراض أن النموذج الآلي حقق الأداء العددي نفسه من دون قياس موثق منفصل.

الفوائد المحتملة والحدود

يمكن أن تفيد مراوح ذاتية الفتح في روبوتات صغيرة ترصد أسطح الأنهار أو الأراضي الرطبة مستقبلاً. لكن الدراسة لم تختبر شبكة مراقبة بيئية، أو عمليات إنقاذ ناجحة، أو جهازاً يعمل على مدار الساعة من دون بطارية. وستحتاج التطبيقات العملية إلى طاقة للتحكم والاستشعار والاتصال، وإلى اختبارات للمتانة في مياه طبيعية مضطربة. كما لا يوجد موعد موثق لطرح المنتج خلال خمس سنوات.

Microbot Medical المذكورة في النسخة الإنجليزية تطور أجهزة طبية روبوتية مختلفة. لم تشارك في هذه الدراسة، ولا يثبت البحث أن منتجاتها ستستفيد من مروحة Rhagovelia.

Microbot Medical (MBOT) (MBOT )

أحدث أخبار Microbot Medical

البحث: Ortega-Jimenez, V. M. وآخرون، «Ultrafast elastocapillary fans control agile maneuvering in ripple bugs and robots»، Science 389، 811–817 (2025). doi:10.1126/science.adv2792.