المطلع
عاجل

post-image

علماء يصنعون روبوتات صغيرة قادرة على الطيران بحجم الخنفساء


02:14 علوم وتكنولوجيا
2024-08-03
86633

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

أحدث الاخبار

ترامب: خيار القوة العسكرية ضد إيران مطروح مجدداً وقد أستخدمه

ترامب: خيار القوة العسكرية ضد إيران مطروح مجدداً وقد أستخدمه

2026-11-12 23:53 4317
دوري الأمم الأوروبية.. بلجيكا تهزم تركيا بهدفين لهدف خارج أرضها

دوري الأمم الأوروبية.. بلجيكا تهزم تركيا بهدفين لهدف خارج أرضها

2026-11-12 23:30 3611
العراق.. تأثر البلاد بحالة جوية ممطرة قبل نهاية الشهر الحالي

العراق.. تأثر البلاد بحالة جوية ممطرة قبل نهاية الشهر الحالي

2026-11-12 22:29 4458
الدفاع الجوي يعلن التعاقد على منظومات متطورة وتسلمها خلال الفترة المقبلة

الدفاع الجوي يعلن التعاقد على منظومات متطورة وتسلمها خلال الفترة المقبلة

2026-11-12 21:06 4694
الأمن الوطني: تحديد المسؤولية عن هجوم كورمور يستند حصراً إلى الأدلة

الأمن الوطني: تحديد المسؤولية عن هجوم كورمور يستند حصراً إلى الأدلة

2026-11-12 21:02 4489
المجلس الوزاري للخدمات يقر استراتيجية مكافحة التسول ويناقش جملة ملفات

المجلس الوزاري للخدمات يقر استراتيجية مكافحة التسول ويناقش جملة ملفات

2026-11-12 20:02 5719
رئيس الوزراء يبحث مع قيادات سياسية وأمنية تعزيز الاستقرار وسيادة الدولة

رئيس الوزراء يبحث مع قيادات سياسية وأمنية تعزيز الاستقرار وسيادة الدولة

2026-11-12 19:31 4447
الرافدين يستكمل منح الدفعة الأولى من الوجبة السادسة للسلف الإلكترونية للمتقاعدين

الرافدين يستكمل منح الدفعة الأولى من الوجبة السادسة للسلف الإلكترونية للمتقاعدين

2026-11-12 19:23 5026
ضربة استخباراتية توقع بمعمل سري للأدوية ومواد التجميل المغشوشة ببغداد

ضربة استخباراتية توقع بمعمل سري للأدوية ومواد التجميل المغشوشة ببغداد

2026-11-12 18:25 4328
أسعار النفط تتجاوز 94 دولاراً عقب تصريح ترمب بشأن إيران

أسعار النفط تتجاوز 94 دولاراً عقب تصريح ترمب بشأن إيران

2026-11-12 18:00 4470
أنصار الله تندد بالحملات ضد كتائب حزب الله وتدعو لتوحيد الفصائل العراقية

أنصار الله تندد بالحملات ضد كتائب حزب الله وتدعو لتوحيد الفصائل العراقية

2026-11-12 17:49 4629
بارزاني يكشف تفاصيل مباحثات بغداد حول الحقوق المالية والتعيينات والبرلمان

بارزاني يكشف تفاصيل مباحثات بغداد حول الحقوق المالية والتعيينات والبرلمان

2026-11-12 17:42 5661
ارتفاع أسعار صرف الدولار في أسواق بغداد وأربيل مع إغلاق الأسبوع

ارتفاع أسعار صرف الدولار في أسواق بغداد وأربيل مع إغلاق الأسبوع

2026-11-12 17:34 5156
واشنطن.. 4 مصابين على الأقل بحادث إطلاق نار لم يُحسم بعد

واشنطن.. 4 مصابين على الأقل بحادث إطلاق نار لم يُحسم بعد

2026-11-12 17:12 4810
ترامب: لا نحتاج لأي اتفاق مع إيران ونفرض سيطرتنا على هرمز

ترامب: لا نحتاج لأي اتفاق مع إيران ونفرض سيطرتنا على هرمز

2026-11-12 17:10 3930
البنك المركزي يؤكد استمراره بتمويل الاستيرادات وتنفيذ الحوالات الخارجية

البنك المركزي يؤكد استمراره بتمويل الاستيرادات وتنفيذ الحوالات الخارجية

2026-11-12 17:07 4498
إثر تدهور النتائج… مانشستر يونايتد يقيل مدربه كاريك رسمياً

إثر تدهور النتائج… مانشستر يونايتد يقيل مدربه كاريك رسمياً

2026-11-12 16:47 4585
وول ستريت جورنال: فانس يدرس إجراء محادثات مباشرة مع طهران بتوجيه من ترامب

وول ستريت جورنال: فانس يدرس إجراء محادثات مباشرة مع طهران بتوجيه من ترامب

2026-11-12 16:10 5829