المطلع
عاجل

post-image

علماء يصنعون روبوتات صغيرة قادرة على الطيران بحجم الخنفساء


02:14 علوم وتكنولوجيا
2024-08-03
67415

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

قاآني يلوح بتوسيع المواجهة: من هرمز إلى البحر الأحمر حزام جديد للمقاومة

قاآني يلوح بتوسيع المواجهة: من هرمز إلى البحر الأحمر حزام جديد للمقاومة

2026-06-08 22:03 2540
المجلس الوزاري للأمن الوطني بالعراق يصدر قرارات جديدة

المجلس الوزاري للأمن الوطني بالعراق يصدر قرارات جديدة

2026-06-08 21:39 2776
بالوثيقة... التربية تحدد موعد مباشرة الملاكات التعليمية بعد الإجازة الصيفية

بالوثيقة... التربية تحدد موعد مباشرة الملاكات التعليمية بعد الإجازة الصيفية

2026-06-08 21:30 2938
ترامب: أخبرت نتنياهو أني سأتركه وحيداً إذا شن حرباً شاملة على إيران

ترامب: أخبرت نتنياهو أني سأتركه وحيداً إذا شن حرباً شاملة على إيران

2026-06-08 20:46 3072
العراق وست دول أخرى ترفع إنتاج النفط الشهر المقبل

العراق وست دول أخرى ترفع إنتاج النفط الشهر المقبل

2026-06-08 18:10 3148
بعد 3 نبوءات صحيحة... عراف يتوقع بطل مونديال 2026

بعد 3 نبوءات صحيحة... عراف يتوقع بطل مونديال 2026

2026-06-08 14:45 4842
واشنطن تنفي المشاركة في الضربات الإسرائيلية على إيران

واشنطن تنفي المشاركة في الضربات الإسرائيلية على إيران

2026-06-08 14:26 3683
نجاح نوعي بنسبة 100بالمئة... طهران تكشف تفاصيل ضربتها ضد "إسرائيل"

نجاح نوعي بنسبة 100بالمئة... طهران تكشف تفاصيل ضربتها ضد "إسرائيل"

2026-06-08 13:16 3863
العراق يعلن إغلاق أجواءه لثلاثة أيام على خلفية الضربات الإيرانية لإسرائيل

العراق يعلن إغلاق أجواءه لثلاثة أيام على خلفية الضربات الإيرانية لإسرائيل

2026-06-07 23:31 9346
ترامب لإيران: أطلقتم صواريخكم وهذا يكفي ‏وسأتصل بنتنياهو وأطالبه بألا يرد

ترامب لإيران: أطلقتم صواريخكم وهذا يكفي ‏وسأتصل بنتنياهو وأطالبه بألا يرد

2026-06-07 23:18 6098
الحرس الثوري: عملية الليلة بمثابة تحذير وبحال تكرار الاعتداءات ستكون الردود أوسع

الحرس الثوري: عملية الليلة بمثابة تحذير وبحال تكرار الاعتداءات ستكون الردود أوسع

2026-06-07 22:59 5743
مقر خاتم الأنبياء بعد ضرب إسرائيل: حذرنا مسبقاً من قصف الضاحية

مقر خاتم الأنبياء بعد ضرب إسرائيل: حذرنا مسبقاً من قصف الضاحية

2026-06-07 22:35 5470
إيران تنفذ تهديدها وتشن هجوماً صاروخياً على إسرائيل الآن

إيران تنفذ تهديدها وتشن هجوماً صاروخياً على إسرائيل الآن

2026-06-07 22:23 5283
طهران تتوعد برد مؤلم على اسرائيل بعد قصف الضاحية الجنوبية

طهران تتوعد برد مؤلم على اسرائيل بعد قصف الضاحية الجنوبية

2026-06-07 20:01 7107
الدولار يغلق مرتفعاً في بورصات وصيرفات بغداد وأربيل

الدولار يغلق مرتفعاً في بورصات وصيرفات بغداد وأربيل

2026-06-07 18:52 6719
مؤشر الجوع العالمي: تحسن في وضع العراق الغذائي ضمن 123 دولة

مؤشر الجوع العالمي: تحسن في وضع العراق الغذائي ضمن 123 دولة

2026-06-07 16:17 8077
مكتب نتنياهو يعلن قصف الضاحية الجنوبية لبيروت

مكتب نتنياهو يعلن قصف الضاحية الجنوبية لبيروت

2026-06-07 16:08 5736
طهران تتسلم رسالة خاصة من باكستان للمرشد خامنئي

طهران تتسلم رسالة خاصة من باكستان للمرشد خامنئي

2026-06-07 11:01 5688