المطلع
عاجل

post-image

علماء يصنعون روبوتات صغيرة قادرة على الطيران بحجم الخنفساء


02:14 علوم وتكنولوجيا
2024-08-03
74572

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

توجيه حكومي بإعداد مشروع قانون لحصر السلاح بيد الدولة وفقاً للسياقات الدستورية

توجيه حكومي بإعداد مشروع قانون لحصر السلاح بيد الدولة وفقاً للسياقات الدستورية

2026-08-11 21:20 1683
العراق يدين اعتراف كولومبيا بالسيادة الإسرائيلية على الجولان السوري

العراق يدين اعتراف كولومبيا بالسيادة الإسرائيلية على الجولان السوري

2026-08-11 21:16 1727
مع إغلاق التعاملات.. الدولار يواصل الارتفاع أمام الدينار في بغداد وأربيل

مع إغلاق التعاملات.. الدولار يواصل الارتفاع أمام الدينار في بغداد وأربيل

2026-08-11 18:33 2501
البرلمان ينهي القراءة والمناقشة لأربعة قوانين ويدعو لمهلة حتى الخميس

البرلمان ينهي القراءة والمناقشة لأربعة قوانين ويدعو لمهلة حتى الخميس

2026-08-11 17:18 13472
القضاء السوري يصدر حكماً غيابياً بإعدام بشار الأسد ومقربين منه

القضاء السوري يصدر حكماً غيابياً بإعدام بشار الأسد ومقربين منه

2026-08-11 12:32 4039
ارتفاع جديد بأسعار الدولار في بغداد وأربيل

ارتفاع جديد بأسعار الدولار في بغداد وأربيل

2026-08-11 11:58 4377
تطورات فساد بلدية الناصرية: شبكات نافذة وشبهات تطال توزيع آلاف الأراضي

تطورات فساد بلدية الناصرية: شبكات نافذة وشبهات تطال توزيع آلاف الأراضي

2026-08-10 21:58 45966
خامنئي يصدر أوامر بتعيينات وترقيات جديدة في أركان الجيش والحرس الثوري

خامنئي يصدر أوامر بتعيينات وترقيات جديدة في أركان الجيش والحرس الثوري

2026-08-10 20:09 6671
الإعمار تحدد موعد إطلاق التقديم الإلكتروني على قروض صندوق الإسكان

الإعمار تحدد موعد إطلاق التقديم الإلكتروني على قروض صندوق الإسكان

2026-08-10 19:12 41487
الزيدي يعلن إعداد استراتيجية لبناء عراق اقتصادي جديد وتجفيف منابع الفساد

الزيدي يعلن إعداد استراتيجية لبناء عراق اقتصادي جديد وتجفيف منابع الفساد

2026-08-10 19:05 12449
استرداد 1.2 مليار دينار من قضية تلاعب جمركي في ميناء أم قصر

استرداد 1.2 مليار دينار من قضية تلاعب جمركي في ميناء أم قصر

2026-08-10 18:17 8317
أسعار الدولار تسجل ارتفاعاً في بغداد وأربيل مع إغلاق البورصات

أسعار الدولار تسجل ارتفاعاً في بغداد وأربيل مع إغلاق البورصات

2026-08-10 17:31 7674
الرئيس الإيراني: المرشد الأعلى يتمتع بصحة وسلامة جسدية تامة

الرئيس الإيراني: المرشد الأعلى يتمتع بصحة وسلامة جسدية تامة

2026-08-10 16:54 6686
الحشد يكشف تفاصيل إغلاق المقارّ الوهمية ويُحذّر من انتحال اسمه

الحشد يكشف تفاصيل إغلاق المقارّ الوهمية ويُحذّر من انتحال اسمه

2026-08-10 15:02 8751
السجن 18 عاماً بحق منتحل صفة موظف في القضاء الأعلى بالنجف

السجن 18 عاماً بحق منتحل صفة موظف في القضاء الأعلى بالنجف

2026-08-10 14:07 14787
تدمير 8 مضافات إرهابية في كركوك

تدمير 8 مضافات إرهابية في كركوك

2026-08-10 13:55 6676
موقف حكومي حاسم بشأن القصف الأخير والرواتب و السلاح وزيارة الزيدي السعودية

موقف حكومي حاسم بشأن القصف الأخير والرواتب و السلاح وزيارة الزيدي السعودية

2026-08-10 13:20 9052
طهران: ندعو دول المنطقة إلى تعزيز العلاقات والثقة والأمن

طهران: ندعو دول المنطقة إلى تعزيز العلاقات والثقة والأمن

2026-08-10 12:24 8218