الثورة الصناعية 4.0

باحثون يصممون أسطولًا من الروبوتات للاستكشاف تحت الأرض

في بداية هذا الفصل الدراسي، سافرت مجموعة من طلاب جامعة بنسلفانيا في الولايات المتحدة الأمريكية وطلاب الدراسات العليا وأعضاء هيئة التدريس إلى منجم تجريبي قرب مدينة بيتسبرج الأمريكية للمشاركة في الجولة الأولى من تحدي سابتيرينيان تشالنج، والذي تستضيفه وكالة مشاريع البحوث المتطورة الدفاعية التي تختصر باسم داربا. تعاون الباحثون بقيادة كاميلو تايلور مع شركات فرعية في ولاية بنسلفانيا لتصميم فريق من الروبوتات لاستكشاف بيئات غير معروفة تحت الأرض. وتهدف تحديات داربا إلى إلهام حلول مبتكرة للمشكلات المعقدة، وكان هدف التحدي تطوير روبوتات قادرة على الوصول إلى أماكن خطرة جدًا على البشر، مثل نفق مترو حين يحدث فيه حريق، أو نفق منجم علق فيه عمال، فترسل تلك الروبوتات تقارير بما شاهدته إلى شخص في مكان آمن.

كان لأعضاء فريق مختبر بنسلفانيا لعمليات الأنفاق تحت الأرض، بلوتو اختصارًا، خبرة في العمل مع طائرات دون طيار في ظروف صعبة، لكن السير تحت الأرض يتطلب نوعًا آخر من المنصات لحمل المعدات الثقيلة عند التنقل في الأماكن الضيقة. وأوجد فريق مختبر بنسلفانيا حلًا مبتكرًا يجمع بين الطائرات دون طيار ومزايا الأرجل الروبوتية، بالجمع بين الكلاب الروبوتية من جوست روبوتيكس وطائرات دون طيار من شركة إكسين.

ولعبور منجم بنجاح، يجب أن تكون الروبوتات قادرة على رؤية ما يحيط بها لتتجنب العقبات، وتشارك ما تراه مع مشغلين بشر في غرفة التحكم. وزوِّد كل كلب بجهاز للكشف عن الضوء وجهاز ليزري لقياس المسافات، يستخدم ضوء الليزر لرسم خريطة ثلاثية الأبعاد، وكاميرات ملونة مجسمة للاستكشاف، وكاميرات حرارية لاكتشاف الحرارة المنبعثة من البشر والكائنات الأخرى، وحاسوب داخلي لمعالجة البيانات.

ويجب أن تستطيع الروبوتات تحديد وجهتها القادمة للاستكشاف، ونقل المعلومات إلى الكلاب الروبوتية الأخرى وإلى البشر خارج المنجم. واستخدم المشروع برامج طورها أنتوني كاولي، طالب الدكتوراه، لرسم خريطة لموقع الروبوت استنادًا إلى الصور التي تجمعها الحساسات المختلفة، وبرنامج طوره شرياس شيفاكومار، طالب الدكتوراه، لإيجاد الممتلكات كحقائب الظهر والهواتف.

حقوق الصورة: Shrevas Shivakumar

ويشكل الاتصال تحت الأرضي تحديًا كبيرًا، لأن الموجات الراديوية لا تنتقل عبر جدران الكهوف الكثيفة. وكانت استراتيجية الفريق، بقيادة طالب الماجستير فرناندو كلاديرا، إنشاء نظام سلسلة يتيح للروبوتات مشاركة البيانات مع بعضها. فإن لم يتمكن الروبوت من العودة إلى المدخل، ينقل البيانات التي جمعها إلى الكلاب الأخرى، ثم إلى غرفة التحكم.

يتطلب الجمع بين كل هذه القدرات مستوى عاليًا من التحكم الآلي ليتيح للروبوتات التخطيط لاستراتيجيات استكشافهم دون تدخل بشري مباشرة. وقاد طالب الدكتوراه إيان ميلر هذا العمل، وساعد في التأكد من عمل الحساسات والأجهزة والخوارزميات بصورة متزامنة. وقال كلاديرا «يمثل صنع نظام آلي متين وموثوق تحديًا نستطيع حله غالبًا بمزيج من أحدث التقنيات والدراسات العملية، وليس من الضروري أن تكون هذه الأنظمة جديدة في حد ذاتها، لكن استخدامها في بيئة غير مستكشفة هو الجديد. ويكمن الإبداع في حل كل هذه المشكلات لتصبح الروبوتات موثوقة في البيئات الصعبة.»

ما زال الفريق يناقش خططه للجولات المستقبلية تحت الأرض، وستبدأ الجولة التالية في فبراير في منطقة حضرية، وأماكن من تصميم البشر، تتضمن زوايا حادة وجدرانًا ملساء وسلالم. وبصرف النظر عما ينتظرنا في المستقبل، فتصميم الروبوتات وإرسالها إلى الأماكن المليئة بالتحديات ضروري للتقدم العلمي في مجال الروبوتات بصورة عامة. وقد نستطيع مستقبلًا تكليف الأنظمة الآلية بجزء كبير من المهمات الصعبة، من قيادة السيارات إلى البحث عن ناجين من الكوارث.

– المصدر: باحثون يصممون أسطولًا من الروبوتات للاستكشاف تحت الأرض على موقع مرصد المستقبل.

مرصد المستقبل

مرصد المستقبل هي منصة علمية عالمية لاستشراف المستقبل تعمل على تغطية آخر ما توصل له العلم وقطاع التكنولوجيا باللغة العربية بشكل يومي من خلال المقالات البحثية والإنفوجرافيك والمواد المرئية. المرصد هو ناتج شراكة استراتيجية بين مؤسسة دبي للمستقبل وشركة مرصد المستقبل ذ.ذ.م. يتكون فريق العمل من خبراء ومحللين من كلتا المؤسستين لتعزيز العلم والابتكار في المنطقة.