المطلع
عاجل

post-image

علماء يصنعون روبوتات صغيرة قادرة على الطيران بحجم الخنفساء


02:14 علوم وتكنولوجيا
2024-08-03
74306

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

تطورات قضية تزوير أراضي الناصرية: ضبط ملفات وأجهزة إلكترونية وأوامر إلقاء قبض

تطورات قضية تزوير أراضي الناصرية: ضبط ملفات وأجهزة إلكترونية وأوامر إلقاء قبض

2026-08-09 00:13 6441
كندا.. إعلان حالة الطوارئ وإخلاء آلاف السكان بسبب حريق غابات ضخم

كندا.. إعلان حالة الطوارئ وإخلاء آلاف السكان بسبب حريق غابات ضخم

2026-08-08 23:00 2672
مصدر: إلقاء القبض على أحمد الجبوري أبو مازن بتهم فساد في بغداد

مصدر: إلقاء القبض على أحمد الجبوري أبو مازن بتهم فساد في بغداد

2026-08-08 22:05 11524
العامري يؤكد على رفع الجاهزية والتنسيق بين الحشد والقوات الأمنية

العامري يؤكد على رفع الجاهزية والتنسيق بين الحشد والقوات الأمنية

2026-08-08 22:02 6949
التربية توضح: لا تغيير بموعد اختبارات المتقدمين إلى مدارس المتفوقين والمتميزين

التربية توضح: لا تغيير بموعد اختبارات المتقدمين إلى مدارس المتفوقين والمتميزين

2026-08-08 19:26 7765
النزاهة توضح حقيقة مداهمة منزل شقيق رئيس وزراء سابق بالكاظمية

النزاهة توضح حقيقة مداهمة منزل شقيق رئيس وزراء سابق بالكاظمية

2026-08-08 17:31 6467
الدولار يعاود الارتفاع في بغداد وأربيل مع إغلاق البورصات

الدولار يعاود الارتفاع في بغداد وأربيل مع إغلاق البورصات

2026-08-08 17:28 3443
العراق يعلن تعطيل الدوام الرسمي الأربعاء المقبل

العراق يعلن تعطيل الدوام الرسمي الأربعاء المقبل

2026-08-08 17:21 5922
أنباء عن وفاة والد ليونيل ميسي في الأرجنتين

أنباء عن وفاة والد ليونيل ميسي في الأرجنتين

2026-08-08 15:14 4164
تداعيات الحرب على إيران تكبّد الاقتصاد الأمريكي خسارة 23 ألف وظيفة

تداعيات الحرب على إيران تكبّد الاقتصاد الأمريكي خسارة 23 ألف وظيفة

2026-08-08 14:40 3531
معادلة هرمز.. شروط إيرانية لفتح المضيق وعرض أمريكي لرفع الحصار

معادلة هرمز.. شروط إيرانية لفتح المضيق وعرض أمريكي لرفع الحصار

2026-08-08 14:32 3312
وزير النفط يستعرض خطط العراق لتحقيق الريادة وتنويع التصدير وإنهاء هدر الغاز

وزير النفط يستعرض خطط العراق لتحقيق الريادة وتنويع التصدير وإنهاء هدر الغاز

2026-08-08 13:15 3642
الداخلية تحذر من شائعات مفبركة بالذكاء الاصطناعي وتلاحق صناع المحتوى المضلل

الداخلية تحذر من شائعات مفبركة بالذكاء الاصطناعي وتلاحق صناع المحتوى المضلل

2026-08-08 12:13 3604
انخفاض طفيف بأسعار الدولار في الأسواق العراقية

انخفاض طفيف بأسعار الدولار في الأسواق العراقية

2026-08-08 11:09 4585
طقس العراق.. ثلاث محافظات تسجل 50 درجة مئوية غداً

طقس العراق.. ثلاث محافظات تسجل 50 درجة مئوية غداً

2026-08-08 10:15 17946
جدول أعمال البرلمان ليوم الأحد المقبل

جدول أعمال البرلمان ليوم الأحد المقبل

2026-08-07 23:19 38954
المقاومة الإسلامية بالعراق ترجئ الرد وتحذر: السيادة لا تُسترد بالبيانات الخجولة

المقاومة الإسلامية بالعراق ترجئ الرد وتحذر: السيادة لا تُسترد بالبيانات الخجولة

2026-08-07 22:00 6329
عقوبات أمريكية على منصات عملات مشفرة وشبكة شركات مرتبطة بإيران

عقوبات أمريكية على منصات عملات مشفرة وشبكة شركات مرتبطة بإيران

2026-08-07 21:10 6642