نظام الطيران مستوحى من قنديل البحر

مطلوب مستوى كبير من التعقيد عندما نقوم بمحاكاة الآليات من مشهد حركة واحد، على سبيل المثال الماء، إلى مشهد حركة آخر، على سبيل المثال الهواء. كما في مثال تقليد النتوءات الموجودة على زعنفة الحوت لتحسين كفاءة توربينات الرياح.

في تطوير المحاكاة الحيوية، نقوم عادةً بنقل المعرفة وتقليد الآليات والنماذج والعمليات من الطبيعة لاستخدامها في الهندسة والتطبيقات الأخرى. تشير عملية التقليد عادة إلى وظيفة في نفس مجال العمل. في الطيران، على سبيل المثال، آلية تهدئة الطائرات هي تقليد لآلية التنفس. مطلوب مستوى أكبر من التعقيد عندما نحاكي الآليات من مشهد عمل واحد، على سبيل المثال الماء، إلى مشهد عمل آخر، على سبيل المثال الهواء. كما في مثال تقليد النتوءات الموجودة على زعنفة الحوت لتحسين كفاءة توربينات الرياح. يُنظر إلى الأخير على أنه تشبيه أكثر تعقيدًا. وفي المثال المعروض هنا أيضًا، هناك تقليد لحركة الماء لحركة الهواء - وهذه المرة مستوحاة من قنديل البحر.

طور باحثون من قسم الرياضيات التطبيقية في جامعة نيويورك طريقة طيران مبتكرة، والتي قد تساعد في تصغير حجم الروبوتات الطائرة لأغراض البحث وإدارة النقل وجمع المعلومات الاستخبارية وعمليات الإنقاذ والإنقاذ.
يتم استثمار العديد من الجهود في إنشاء وسيلة نقل صغيرة في محاولة لتقليد الحشرات الطائرة مثل الذباب واليعسوب وغيرها. ومن التحديات على سبيل المثال عدم استقرار حركة أجنحة الذبابة. ومن أجل البقاء في الهواء، تراقب الذبابة محيطها باستمرار. إنه يستشعر كل نسيم خفيف، أو حيوان مفترس يقترب، ويتفاعل عن طريق تغيير حركات طيرانه بسرعة كبيرة. لتقليد التحكم المعقد بالذبابة في نظام الهندسة الميكانيكية وإنتاج روبوت صغير، يلزم وجود نظام تحكم معقد وثقيل وكبير نسبيًا.
وطور الباحثون في هذه الدراسة آلية طيران لا تحتاج إلى نظام تحكم أو ردود فعل للحفاظ على الاستقرار، وهي تشبه حركة السباحة لقناديل البحر، وهي الحركة التي بدأت في المحيط منذ أكثر من 500 مليون سنة. قنديل البحر، رغم عدم وجود دماغ له، يتقدم في البيئة المائية بحركة مستقرة وفعالة نسبيا دون نظام تحكم متطور. مستوحاة من حركة قنديل البحر، قام الباحثون بتطوير نموذج أولي يتكون من أربعة أذرع من ألياف الكربون.

ويزن النموذج الأولي الذي تم تطويره جرامين فقط، ويبلغ طوله ثمانية سنتيمترات فقط. وتتحرك الأذرع الأربعة المصنوعة من ألياف الكربون والتي تشكل "أجنحة" الروبوت في نوع من الإيقاع يشبه نبضات أذرع قنديل البحر في الماء، وتكون الحركة الناتجة عمودية ومستقرة. تم ترتيب أذرع ألياف الكربون مثل بتلات الزهرة. ووجد الباحثون أن الجهاز يمكنه الإقلاع والتحليق في اتجاه معين.

"قنديل البحر الطائر"

وبالإضافة إلى أن الباحثين أثبتوا ثبات الجهاز أثناء الطيران، فقد وجد أن حجم الجهاز يعتمد بشكل أساسي على حجم المحرك ووزنه. لا يزال نموذجًا أوليًا محدودًا، ولا يزال متصلاً بمصدر طاقة خارجي، ويفتقر إلى التنقل التلقائي، ولا يمكن التحكم فيه عن بعد بعد. إلا أن إثبات مبادئ الحركة على هذا النموذج يشجع على تطوير نموذج أكثر تقدما وتعقيدا يعتمد على هذه المبادئ.

مصدر الخبر