باحثون يبتكرون «حشرات روبوتية» تقفز من على سطح الماء

وقال أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة «سول الوطنية» كيوجين تشو «فتنت بطريقة الحشرات الروبوتية التي تقفز من على سطح الماء، وأسعدني أن نتمكن من استخلاص المبادئ من الطبيعة وإعادة ابتكار واحدة من أكثر أنواع الحركة الذاتية في الطبيعة إثارة من خلال القفز على سطح الماء». ويزن النموذج التجريبي 68 ملليغراماً فقط ويصل طوله إلى سنتيمترين. ودرس باحثون من جامعتي «سول الوطنية» و«هارفارد»، الكيفية التي تتقافز بها الحشرات على سطح الماء وإمكان ابتكار روبوت يمكنه القيام بذلك، ولاحظوا أن الأرجل الطويلة لهذه الحشرات تتسارع حركتها تدريجياً بحيث لا يتراجع سطح الماء بسرعة وتفقد أرجلها الاتصال بسطح الماء. ووضع الباحثون نظرية مؤداها أن القوة القصوى لأرجل الحشرات القافزة عادة ما تكون أقل من القوة القصوى للتوتر السطحي للماء، واستعان الباحثون في النموذج الروبوتي بما يعرف باسم «آلية عزم الدوران العكسي» لإيجاد عزم دوران مبدئي يتسارع تدريجياً على ألا يجاوز قوة التوتر السطحي للماء. وأوضحت لقطات بكاميرات ذات سرعات عالية، أن أرجل الحشرات القافزة من على سطح الماء تأتي بحركة مقوسة مائلة داخلية وصولاً إلى أقصى زمن تنطلق فيه من على سطح الماء لتزيد بذلك العزم الإجمالي للانطلاق وطبقوا ذلك على النموذج الروبوتي. وإذا لم يتكسر تماسك سطح الماء، فإنه يمكنه أن يتحمل وزناً يماثل وزن الحشرة الروبوتية بواقع 16 مرة، كما يمكن هذه الحشرات الصناعية الانطلاق من سطح الماء مثلما تنطلق من على أي سطح صلب. وتضمنت الدراسة أيضاً باحثين في علوم الأحياء والديناميكا والروبوتات الحيوية.