مهندسون يطورون روبوتاً مستوحى من طيور البفن للاستكشاف الجوي والمائي

طوّر مهندسون في MIT وEPFL في لوزان بسويسرا روبوتاً قادراً على الانتقال بين السباحة في الماء والطيران في الهواء، مستوحى من طيور مثل النوارس والبفن.

يُطلق على الروبوت اسم “مركبة جوية مائية ذات أجنحة رفرفة” (FAAV)، ويزن أقل من 300 غرام (نحو نصف رطل). يتكون من جسم مركزي وجناحين مرنين وذيل قابل للتوجيه. يضم الجسم بطارية ومحركاً كهربائياً مقاومًا للماء يشغّل عمود مرفق (crankshaft) يتيح للجناحين الرفرفة بترددات محددة مسبقاً. صُنعت الأجنحة من أغشية رقيقة مغلفة بجسيمات نانوية كارهة للماء لطرد الماء، بينما يضبط الذيل المزوّد بمحرك زاويته لتسهيل الصعود أو الهبوط.

في تجارب أُجريت في خزان مياه وفي بحيرة جنيف، حدد فريق بقيادة رافاييل زوفيري، أستاذ مساعد في الهندسة الميكانيكية في MIT، توليفات مثلى لحجم الجناح وتردد الرفرفة وزاوية الذيل لتحقيق انتقالات سلسة بين السباحة والطيران.

تضمن التكوين الأكثر فعالية أجنحة متوسطة الحجم مرنة بما يكفي لتقليل سعة الرفرفة في الماء مع بقائها صلبة بما يكفي للطيران. حقق الروبوت سرعات وترددات رفرفة مماثلة لتلك التي تتمتع بها الطيور الحقيقية، ومكّنه ميل حاد بزاوية 70 درجة من القفز من الماء إلى الهواء. واللافت أن الروبوت لم يحتج إلى أقدام للإقلاع، خلافاً لكثير من الطيور الغواصة.

قد تؤدي النتائج إلى أنواع جديدة من الطائرات المسيّرة والمركبات القادرة على الطيران إلى مناطق مائية وأخذ عينات منها تكون خطرة للغاية على السفن التقليدية.

وقال زوفيري: «رؤيتنا المثالية هي أن يطلق علماء المحيطات وعلماء الأحياء البحرية وأفراد المجتمعات الساحلية هذا الروبوت من قارب أو من الشاطئ. سيطير قريباً من مناطق الاهتمام، مثل الجبال الجليدية أو مجموعات الحيتان، ويغوص لجمع العينات، ويعود بالبيانات بجزء بسيط من تكلفة الطرق التقليدية. ثم يمكنه الانطلاق مجدداً للغوص وجمع المزيد».

يركز فريق البحث الآن على تصميم أجنحة قادرة على الرفرفة والالتفاف في آن واحد. ويعتزمون أيضاً اختبار أداء الروبوت في ظروف مضطربة، مثل المياه الهائجة والبيئات العاصفة، بهدف نشر المركبة لتطبيقات علوم المحيطات.

وأشار زوفيري: «أحد التحديات الكبرى في علوم المحيطات هو جمع البيانات بشكل متكرر وعبر مواقع كثيرة، وهو ما يمكن لهذا الروبوت القيام به في المستقبل. يمكنك إرساله ليس كل أسبوع فحسب، بل كل ساعة. يمكنه الطيران بسرعات عالية والغوص والعودة وتسليم بياناته والانطلاق مجدداً عدة مرات».

المصدر: MIT Technology Review