قامت البروفيسورة ليفتويتش من جامعة جورج واشنطن، وهي باحثة في ديناميكا الموائع مستوحاة من النماذج البيولوجية، بزيارة إلى حديقة حيوان سميثسونيان الوطنية، وعقب زيارتها بدأت الأبحاث التطبيقية لتطوير روبوت مستوحى من حركة أسد البحر.
بقلم: دافنا حاييم لانجفورد
قامت البروفيسورة ليفتويتش من جامعة جورج واشنطن، وهي باحثة في ديناميكا الموائع مستوحاة من النماذج البيولوجية، بزيارة إلى حديقة حيوان سميثسونيان الوطنية، وعقب زيارتها بدأت الأبحاث التطبيقية لتطوير روبوت مستوحى من حركة أسد البحر.
هناك طرق عديدة للتحرك في الماء. تسبح العديد من الأسماك عن طريق تحريك زعانفها الذيلية جانبًا، بينما تقوم الدلافين والحيتان بتحريك زعانفها الذيلية لأعلى ولأسفل للمضي قدمًا. ينقبض قنديل البحر والحبار أذرعهم للمضي قدمًا، بينما تحرك ثعابين البحر جسمها بالكامل لأعلى ولأسفل لإنتاج الحركة. وعلى عكس هذه الحيوانات البحرية، تسبح أسود البحر عن طريق دفع زعانفها الأمامية، وليس الخلفية، وتسبح بكفاءة وبدون أثر تقريبًا. أسود البحر سباحون رائعون، يتمتعون بمرونة كبيرة وقدرة ممتازة على المناورة، بالإضافة إلى قدرتهم على تغيير اتجاه حركتهم بسرعة وفي دائرة نصف قطرها صغيرة من الحركة.
وقام الباحث بالتعاون مع العاملين في حديقة الحيوان بتصوير أسود البحر وهي تتحرك، وتتبع حركات زعانفها الرشيقة، وصمم زعنفة آلية تحاكي هذه الحركة. وباستخدام تحليل مقطع الفيديو المصور إطارًا بإطار، قامت بتتبع حركات الزعانف الأمامية الأربعة، ثم كل جزء من الزعنفة في كل أشكال الحركة والمناورة أثناء السباحة. لقد وجد أن أسود البحر يحرك زعانفه نحو الجسم، ويخلق الماء المحتجز في الفضاء تيارًا نفاثًا، مما يحرك أسود البحر بسرعة وبصمت للأمام. واستنادًا إلى موقع مفاصل الزعنفة، ابتكر ليفتويتش ذراعًا آلية بلاستيكية تتحرك بشكل مشابه لحركة زعنفة أسد البحر. وهي تنوي اختبار أداء الذراع الآلية مقارنة بأسود البحر في حوض السمك التعليمي في كاليفورنيا.
أحد التطبيقات الممكنة هو تطوير سفينة بدون طيار، يتم نقلها باستخدام زعانف آلية بدلاً من المراوح، للقيام بمهام التعدين تحت الماء، على سبيل المثال، مع الحد الأدنى من الإزعاج للحياة تحت الماء. بالإضافة إلى ذلك، يعتقد ليفتويتش أن هذا التصميم سيسمح بحركة موفرة للطاقة، وسيسمح بنطاق طويل من الحركة مع القليل من الطاقة.
