عملاء مزدوجون: كيف تعيد الطباعة ثلاثية الأبعاد ثنائية المواد ابتكار عضلات الروبوتات اللينة

تخيّل روبوتًا بعضلات تنثني مثل يد الإنسان، مصنوعًا لا من المعدن والأسلاك بل من بوليمرات لينة ومرنة. والآن تخيّل تلك العضلات مُهندسة بدقة طابعة ثلاثية الأبعاد، بحيث يحدّد بنيتها ذاتها قنوات غير مرئية توجّه الهواء لتوليد حركة شبيهة بالحياة. هذا ليس خيالًا علميًا - بل هو أحدث تقدّم في الروبوتات اللينة، وهو مدفوع بلمسة ذكية على الطباعة ثلاثية الأبعاد ثنائية المواد.

داخل ثورة ثنائية المواد

لطالما وعدت الروبوتات اللينة بآلات يمكنها التفاعل بأمان مع البشر، والتسلّل إلى المساحات الضيقة، والتعامل مع الأشياء الحسّاسة. لكن بناء هذه الروبوتات - وخاصةً مع القنوات الهوائية الدقيقة اللازمة للحركة - كان صداعًا للمهندسين. فأساليب التصنيع التقليدية بطيئة، وغير دقيقة، ومحدودة التعقيد.

التقنية الجديدة، التي ابتكرها جاكسون ك. وِلت وزملاؤه، تستخدم طابعة ثلاثية الأبعاد متقدّمة مزوّدة بفوهة مخصّصة. تقوم هذه الفوهة بإيداع مادتين في الوقت نفسه: راتنج مرن قابل للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية (يمثّل «جلد وعضلات» الروبوت) وحبرًا زائلًا - حشوة مؤقتة. يعمل الحبر الزائل، المصنوع من مزيج من Pluronic F-127 والماء، كبديل مؤقت لقنوات الهواء. وبعد الطباعة، يُغسل الحبر ببساطة، تاركًا مسارات مجوّفة يمكن ملؤها بالهواء لتحريك الروبوت.

ما يجعل هذه المقاربة ثورية هو مستوى التحكم والتخصيص الذي توفره. قبل الطباعة، يستخدم الباحثون محاكاة حاسوبية لتصميم أنماط قنوات دقيقة تملي كيف سينحني الروبوت النهائي أو يمسك أو ينثني. سواء كانت يدًا روبوتية بأصابع تتحرك بشكل مستقل أو مشغلات مرنة أخرى، فإن الإمكانات لا يحدّها سوى الخيال والبرمجيات.

يشكّل الراتنج الإلاستومري، بعد معالجته بالأشعة فوق البنفسجية، بنية متينة لكنها قابلة للانثناء. وعندما يُضخ الهواء عبر القنوات التي أصبحت فارغة، يدبّ الروبوت بالحياة - لا يتحرك بمفاصل ميكانيكية بل بلمسة هوائية لطيفة. إنها قوة رقيقة تفتح الباب أمام آلات أكثر أمانًا وقدرة على التكيّف، خصوصًا في مجالات مثل الأجهزة الطبية، والبحث والإنقاذ، وتقنيات المساعدة.

الطريق إلى الأمام

ورغم أن هذه الروبوتات اللينة لن تفوز بمسابقات مصارعة الأذرع في أي وقت قريب، فإن التكنولوجيا الكامنة وراء صنعها مهيّأة لزعزعة الروبوتات التقليدية. فالتصنيع السريع والقابل للتخصيص للبنى الهوائية قد يقود إلى أطراف بيونية، وقوابض متكيفة، وحتى بدلات خارجية قابلة للارتداء. ومع استمرار تطور الطباعة ثلاثية الأبعاد، يصبح الخط الفاصل بين البيولوجيا والآلة أرقّ فأرقّ - ويغدو مستقبل الروبوتات أكثر ليونة، وأكثر ذكاءً بكثير.

WIKICROOK

• إلاستومر: الإلاستومرات هي بوليمرات قابلة للتمدد تُستخدم في الروبوتات اللينة والعتاد الآمن، وتوفر مرونة لأختام تُظهر العبث وحماية قابلة للتكيّف للأجهزة.
• حبر زائل: الحبر الزائل مادة قابلة للذوبان تُستخدم لإنشاء خصائص مؤقتة تُظهر العبث في الطباعة الأمنية وتطبيقات الأمن السيبراني.
• قناة هوائية: القناة الهوائية هي مسار للهواء المضغوط، تُستخدم أساسًا في الروبوتات. وقد تنطوي على مخاطر أمنية في الأنظمة السيبرانية-الفيزيائية والأنظمة المؤتمتة.
• راتنج قابل للبلمرة الضوئية: الراتنج القابل للبلمرة الضوئية هو بلاستيك سائل يتصلّب عند تعرّضه للأشعة فوق البنفسجية، ويُستخدم غالبًا للأختام الآمنة وقوالب الأدلة في الأمن السيبراني.
• مشغّل: المشغّل جهاز يتلقى إشارات إلكترونية ويُحدث حركة فيزيائية، ما يتيح للآلات أو الأنظمة تنفيذ إجراءات محددة.