للأفضل أو للأسوأ، يبدو أن بعض العلماء عازمون على غرس الإنسان الروبوتات مع صفات أكثر واقعية. لقد جربوا بالفعل تمديد الجلد البشري المزروع في المختبر على وجوه الروبوت ومع الجلد هيدروجيل الاصطناعية ذلك يتيح للروبوتات “الشعور” بالحروق والجروح حقًا. الآن، يريد فريق من المهندسين في جامعة بنسلفانيا الحفر تحت الجلد. وفي دراسة نشرت هذا الأسبوع في مواد وظيفية متقدمةيصف الفريق عضلة روبوتية اصطناعية يمكن التحكم فيها بشكل كبير مستوحاة من العضلات الصغيرة في عيون وأصابع الإنسان. لقد اختبروها من خلال جعل الروبوت يضرب مفاتيح البيانو بكثافة متفاوتة، وصنعوا مجموعة من عضلات العين البشرية قادرة على الحفاظ على النظرة. كل ذلك يبدو غير مريح تمامًا بالقرب من 1973 فيلم خيال علمي وسلسلة HBO العالم الغربي.
الأيدي والعين البشرية معقدة بشكل خادع
إن تصميم عضلات الروبوت التي تعمل كالعضلات الحقيقية يطرح بعض التحديات الهندسية منذ البداية. فبادئ ذي بدء، تعتمد معظم الروبوتات الكبيرة اليوم، وخاصة تلك التي تشبه البشر، على محركات ومكونات ضخمة وصلبة. يعد هذا أمرًا جيدًا بالنسبة للأفعال الأكثر وضوحًا مثل المشي ورفع الأوزان، لكن إعادة إنشاء العضلات التي تحرك أعيننا أو أصابعنا تتطلب دقة أكبر بكثير. في هذه الحالة، احتاج المهندسون إلى مادة تعطي الأولوية للمرونة والتحكم الدقيق مع الحفاظ على القوة الكافية للصمود بعد الاستخدام المتكرر. كما هو الحال مع العديد من جوانب الروبوتات، فإن المهام التي تبدو سهلة جدًا على البشر للقيام بها غالبًا ما تكون في الواقع المهام الأكثر صعوبة بالنسبة للآلات. بينما كانت الروبوتات ذات القدمين التخلص من روتين الرقص و أداء الألعاب البهلوانية يستحق بطل Marvel الخارق لسنوات، ما زالوا يفشلون عندما يتعلق الأمر بشيء بسيط مثل غسيل قابل للطي أو عقد النظرة.
“يجب أن تكون العضلات الروبوتية الناعمة قوية ومرنة لتقليد الحركات البشرية، ولكن نادرًا ما توجد هذه الخصائص في نفس المادة”، كما يقول المؤلف المشارك في الدراسة والمهندس بجامعة بنسلفانيا شو يانغ. قال في بيان.
بالنسبة للألياف العضلية، استقر الفريق على اللدائن البلورية السائلة (LCE) الممزوجة بالجرافين ولفائف النحاس فائقة الدقة المدمجة. تعمل مادة LCE ، وهي مادة تشبه المطاط، بمثابة العضلات الفعلية، حيث تنقبض وتمتد. يعمل الجرافين كمعزز، مما يجعل المادة أكثر ليونة وصلابة قليلاً، لذلك فهي تصمد حتى عندما تسحب العضلات المتعارضة في اتجاهات أخرى. يمكن لهذين المكونين معًا إنتاج الحركة، لكنهما يكافحان من أجل البقاء في مكانهما. عند تسخينه، يتمدد LCE ولكنه يستمر في الانكماش، وفي النهاية يزحف عائداً نحو طوله الأصلي عندما يبرد بسرعة. وهذه مشكلة بالنسبة للحركات الدقيقة مثل التحديق أو الضغط على مفتاح البيانو بقوة خفيفة وثابتة، حيث تحتاج العضلات إلى الاحتفاظ بوضع محدد على مدى فترة من الزمن.
وهنا يأتي دور الملف. أضاف الفريق الملف داخل الألياف ليكون بمثابة نوع من مقياس درجة الحرارة، وتحدد أجهزة الاستشعار متى تفقد العضلات الحرارة وتتقلص. ومن خلال هذه القراءات، تمكن الفريق بعد ذلك من زيادة درجة الحرارة تدريجيًا لضمان بقاء العضلة في مكانها.
وأضاف مؤلف مشارك في الدراسة وحاصل على درجة الدكتوراه من جامعة بنسلفانيا: “لقد استخدمنا مقاومة الملف النحاسي المدمج كإشارة تغذية مرتدة وقمنا بتعديل قوة التسخين في الوقت الفعلي للحفاظ على المقاومة بالقرب من القيمة المستهدفة”. الطالب شولين وو. “نظرًا لأن الملف كان بمثابة سخان وجهاز استشعار، لم نكن بحاجة إلى جهاز استشعار منفصل للتغذية الراجعة.”
جلب العضلات الاصطناعية إلى العالم الحقيقي
ومع تصميم عضلاتهم الاصطناعية، فقد حان الوقت لاختبارها في سيناريوهات العالم الحقيقي. أولاً، قام الفريق بتركيب العضلات في يد روبوتية مطبوعة ثلاثية الأبعاد مصممة لتقليد حركة الأصابع. ثم جعلوا الأصابع تضغط على مفاتيح البيانو المختلفة بمستويات مختلفة من القوة والسرعة. تمكنت المستشعرات الموضوعة أسفل المفاتيح من معرفة مدى قوة تشغيل كل نغمة. اليد المنفصلة لم تكن لموزارت، لكنها نجحت.
بعد ذلك، قاموا بتركيب زوج من مقل العيون الروبوتية على مفاصل كروية تدور بحرية داخل أغطية مطبوعة ثلاثية الأبعاد. تم ربط الألياف العضلية حول حواف الأزواج المتعارضة، والتي كانت تهدف إلى محاكاة كيفية تمدد وتقلص عضلات العين. وفي الاختبار، غيرت العيون نظرتها عند الطلب، بحركات متكررة ومتحكم فيها. كان عرض الفيديو الناتج مثيرًا للإعجاب ومثيرًا للقلق.
وينضم هذا البحث إلى مجال متنام من المختبرات والشركات التي تتسابق لبناء أنظمة العضلات الاصطناعية. في عام 2025، أخذت شركة Clone Robotics البولندية الناشئة الفكرة إلى أقصى الحدود من خلال فيديو مرعب لروبوت مجهول الوجه بحجم الإنسان يتدلى من السقف ويتلوى، ومن المفترض أن تحركاته مدعومة بعضلات اصطناعية ونظام هيدروليكي يهدف إلى محاكاة العضلات البشرية والأوعية الدموية. يسمون خلقهم الأول في العالم “الروبوت العضلي الهيكلي“. على الرغم من أنه من المحتمل أن يكون مقطع الفيديو الخاص بهم بمثابة إثبات صادم للمفهوم أكثر من كونه نموذجًا أوليًا يعمل بنشاط، إلا أنه يقدم لمحة عن مستقبل قد يكون مقلقًا حيث تستبدل الروبوتات المحركات والمحركات الميكانيكية بألياف عضلية تشبه الإنسان.
ويقول الباحثون في جامعة بنسلفانيا إن الخطوة التالية هي دمج المزيد من هذه العضلات في أنظمة أكبر ومتكاملة، حيث يتعين على العشرات من العضلات الصغيرة أن تعمل معًا لإنتاج المزيد من التعبيرات الطبيعية. وفي المستقبل، فهم مهتمون بإمكانية استخدام رؤية الكمبيوتر المدعمة بالذكاء الاصطناعي لتنسيقها في أنظمة أكثر تعقيدًا. الأصالة هي النقطة. ويشيرون إلى أن الهدف طويل المدى هو إنشاء روبوتات تبدو وكأنها الروبوتات الحقيقية بشكل متزايد.
“أنا متحمس لإمكانية استخدام هذا النهج لإنشاء روبوتات تتحرك بنفس الدقة والتعبير الذي نراه في الوجوه البشرية”، اختتم المهندس بجامعة بنسلفانيا والمؤلف المشارك في الورقة البحثية زيون تشانغ.
قصص الروبوتات ذات الصلة
