مستقبل الروبوتات: المواد اللينة تُحدث ثورة في التكنولوجيا!

مستقبل الروبوتات: المواد اللينة تُحدث ثورة في التكنولوجيا!

لقد تطورت تكنولوجيا الروبوتات بسرعة في العقود القليلة الماضية. يظهر اتجاه مبتكر يُحدث ثورة في استخدام المواد اللينة في مجال الروبوتات. بدلًا من الفولاذ والألمنيوم، تعتمد الروبوتات الناعمة الحديثة على البوليمرات اللزجة المرنة، التي تتمتع بخصائص مرنة ولزجة. تستجيب هذه المواد للقوة بشكل مختلف، ويعتمد سلوكها الميكانيكي على مدة الحمل وسرعته، مثل جامعة شتوتغارت يتواصل.

تفتح البوليمرات اللزجة المرنة إمكانيات تصميم جديدة للروبوتات من خلال جعلها أكثر مرونة وقدرة على التكيف. عندما تتعرض للتحميل السريع، فإنها تظهر سلوكًا مرنًا، بينما أثناء الحركات البطيئة فإنها تطور خصائص أكثر لزوجة. ويأتي تطوير هذه المواد مع الحاجة إلى إنشاء تصميمات هيكلية بمقاييس ملليمترية. يحتاج الباحثون أيضًا إلى فهم الحد الفاصل بين تشوه اللزوجة المرنة وعدم الاستقرار الميكانيكي لتحقيق الهياكل المصممة بشكل هادف والمعروفة باسم المواد الميكانيكية.

الثورة الناعمة

يعد تطوير الروبوتات الناعمة جزءًا من "ثورة ناعمة" أكبر تؤثر على كل من الروبوتات والإلكترونيات. ومن الممكن أن تقدم هذه التكنولوجيا الجديدة مزايا حاسمة في التفاعل بين الإنسان والحاسوب، حيث يمكن للروبوتات التي تعتمد على المواد اللينة أن تتفاعل بشكل أفضل مع بيئتها والناس. يعد استخدام مواد مثل الهلاميات المائية، التي تربط الماء في شبكات البوليمر، أمرًا واعدًا بشكل خاص. إنها توفر خصائص معروفة من الطبيعة، مثل ليونة أنسجة المخ أو صلابة الأوتار جامعة يوهانس كيبلر.

يعمل باحثون مثل كريستوف كيبلينغر في جامعة JKU على مشغلات تحاكي العضلات وقد أحرزوا تقدمًا في آليات الشفاء الذاتي. تتيح هذه التقنيات تطوير جلد صناعي مزود بأجهزة استشعار للمس ودرجة الحرارة والرطوبة.

المواد اللينة في سياق الطب الحيوي

تمتد إمكانات المواد اللينة أيضًا إلى الطب الحيوي. ويمكن أن يلعبوا دورًا رئيسيًا في تطوير الأطراف والأعضاء الاصطناعية من خلال توفير الدعم الميكانيكي وتمكين أجهزة التشخيص الجديدة. إن استخدام الإلكترونيات وأنظمة الروبوتات القائمة على الهيدروجيل الحيوي يمكن أن يقلل بشكل كبير من خطر الإصابة، خاصة في حالات الكوارث.

وقد استثمر مجلس البحوث الأوروبي بالفعل 1.5 مليون يورو في الأبحاث حول هذه المواضيع. التطورات تتقدم بسرعة ويمكن أن يُدرج القرن الحادي والعشرون في التاريخ على أنه عصر المادة الناعمة، مثل هذا مجلة جامعة ماينز يحدد.

التدريب الأكاديمي في مجال المواد اللينة

ولدعم هذا الاتجاه، تم إطلاق برنامج الماجستير الدولي "المادة الناعمة والمواد" في جامعة يوهانس غوتنبرغ ماينز والجامعة التقنية في دارمشتات. بدأ البرنامج في الفصل الشتوي 2023/2024 ويتبع منهجًا متعدد التخصصات يدمج الكيمياء والفيزياء وعلوم المواد والرياضيات. يقود أساتذة مثل ريجين فون كليتسينج وسيباستيان سيفرت البرنامج، الذي يتم تدريسه بالكامل باللغة الإنجليزية لجذب الطلاب الدوليين.

لا يمكن أن تساهم هذه الدورة في تدريب العلماء والمهندسين الجدد فحسب، بل يمكنها أيضًا تعزيز التعاون مع الصناعة في منطقة الراين والماين، التي تشارك بنشاط في الأبحاث في مجال المواد اللينة. وهذا يضع الأساس للحلول المبتكرة التي يمكنها التغلب على التحديات التكنولوجية والاجتماعية.