سطح ثلاثي الأبعاد يجمع بين اللمس والتقنية

الثورة:

بدأ الأمر بابتكار أعضاء طريّة ومحاكية للأجهزة الطبية والروبوتات الجراحية، ولكنّه سرعان ما تطوّر إلى سطحٍ ثلاثي الأبعاد… حسّاس للمس ومتغيّر الشكل.

هذا الجهاز المتعدّد الوظائف، الذي طوّره باحثون ويوازي اللعبة اللوحية حجماً، ويستطيع ابتكار أشكال نافرة، ويتيح التلاعب بالأشياء المتحرّكة على سطحه.

يقول مارك عالم روبوتيات في الجامعة : «بدأ مبدأ ابتكار السطح ثلاثي الأبعاد بصفته محاولةً لاستنساخ الجسم البشري، ليس على المستوى الحيوي؛ بل من منظور الاستشعار والاستجابة». وهذا يعني تصميم نظام بمحرّكات وأجهزة استشعار طرية تقلّد العضلات والأعصاب في الجسم، وهيكل داعم يمثّل الهيكل العظمي.

وجاءت النتيجة على شكل سطح يضمّ شبكة (10 في 10 بوصات) من الوحدات الخلوية الفردية المزوّدة بمحرك عالي السرعة والاستشعار والتحكّم. يبلغ مقاس الخلية الواحدة 6 في 6 سنتيمترات، وبارتفاع 1.4 سنتيمتر، وتضمّ محرّكات وأجهزة استشعار ليّنة، وإلكترونيات داعمة، ويتصل النظام بكومبيوتر صغير للحوسبة.

حيث ظهرت «عضلات» الجهاز الليّنة في ابتكار سابق صمّم محرّكات السكونيات الكهربائية الهيدروليكية ذاتية الشفاء. هذه المحرّكات تستخدم شرائح بوليمر بسيطة لحبس الزيت داخلها. تُقفل هذه المحرّكات بشكل محكم بفعل التيّار الكهربائي الذي يمرّ عير المكوّنات.

تحتوي كلّ خليّة في هذا السطح اللمسي الحسّاس على مجموعة من محرّكات السكونيات الكهربائية الهيدروليكية ذاتية الشفاء، واستخدم فريق رينتشلر تصميماً معدّلاً قابلاً للطيّ منها. يدفع الضغط الفردي لغرف الزيت المجموعة بكاملها إلى التضخّم والتقلص في الحجم.

بالإضافة إلى الطراوة، تتميّز محرّكات السكونيات الكهربائية بنسبة استجابة سريعة (50 هرتز)، وتتحوّل بالشكل الكافي لتحريك الأجسام الصلبة والسوائل في كامل السطح. ويتمتّع السطح بحساسية لتغيّر الشكل. ويشرح رينتشلر أنّ قدراً ضئيلاً جدّاً من القوّة يُرصد على السطح.

استخدم الباحثون أجهزة استشعار مغناطيسية طرية مصنوعة من السيليكون لتوليد الاستشعار والاستجابة للمحفّز الخارجي ولتأمين تحكّم دائري مقفل بالمحرّك. يقول رينتشلر إنّ فريقه وضع أجهزة الاستشعار مباشرةً على طبقة السطح، مما منح النظام القدرة على رصد تغيّر شكل السطح والمحفّز الخارجي، وما زوّد السطح أيضاً ببصمة صغيرة وأتاح له تأدية حركات متنوعة مع المستخدم وأشياء أخرى.

صحيحٌ أنّ الأسطح متغيّرة الشكل ليست بالابتكار الجديد، ولكنّ هذا النظام مختلف عن الجميع في صغره وسرعته وهدوئه وطراوته، وحتّى حاجاته الطاقوية منخفضة. أنّ السطح تواصلي وليس نقاطاً منفردة، مما يمكّننا من استخدامه في بعض الأشياء غير المألوفة.

وهو يبدو متفائلاً بقدرته وفريقه على ضغط حجم الجهاز أكثر في المستقبل، مشيراً إلى أنّ «الأمر يعتمد فقط على تصغير حجم المحرّك. ومع استمرار تطوّر الإلكترونيات، فسنتمكّن من تقليص حجمها».

تفتح تعدّدية استخدامات الجهاز الباب واسعاً على كثير من التطبيقات؛ من وسائط الإلكترونيات الاستهلاكية، إلى كثير من التطبيقات الصناعية والتجارية الأخرى، كالعمليات التي تحتاج إلى التعامل مع مواد حسّاسة أو سامّة. ويرى رينتشلر احتمالات لاستخدام الجهاز في صناعة الألعاب الإلكترونية لتأمين تفاعل لمسي في بيئات الواقعَين؛ المعزز والافتراضي.

وتوجد طبعاً التطبيقات الطبية. فانّ هذا النوع من الاستشعار قد يساعد على ابتكار بعض أنواع المحاكاة الجراحية المثيرة للاهتمام لطلاب التدريب الطبي أو لتطوير أجهزة طبية في عالم الروبوتيات. قد يسهّل الاختراع الجديد مثلاً استخدام أجهزة متغيرة الشكل في الأجسام الحيوانية؛ حتّى الحصول على الأذونات المطلوبة للاستخدام البشري.

أمّا فيما يتعلّق بصناعة أعضاء محاكية؛ أي النقطة التي بدأ منها المشروع، لدى الفريق بعض الأفكار في هذا المجال، لافتاً إلى أنّ مختبره يبحث حالياً ابتكار جزء محاك لجزء من الجهاز الهضمي؛ ربّما القولون، لاختبار الروبوتيات الجراحية.

آخر الأخبار
معرض دمشق الدولي.. تظاهرة حضارية وثقافية تعكس أصالة سوريا ويلسون من دمشق: آن الأوان لإلغاء قانون قيصر ودعم شراكة جديدة مع سوريا د. خالد بحبوح: معرض دمشق الدولي تجسيد فعلي لمرحلة جديدة من الاستقرار اتفاقية استراتيجية بين "الاتصالات" وشركة "آرثر دي ليتل" العالمية الكاراتيه تحصد الوصافة بغرب آسيا  بطلا الشطرنج الضمان وعيتي يتصدران بطولة النصر والتحرير  في أهلي حلب.. تجديد لصنّاع السابعة و سؤال عن عودة أبو شقرا جمعة واتحاد الكرة:أفكر في دخول الانتخابات.. وإلغاء شرط الشهادة خطأ جميع الشركات أكملت تجهيز مواقعها.. معرض دمشق سيكون نموذجاً وطنياً مميزاً.. وترتيبات مبهرة بحفل الافت... الرئيس الشرع يستقبل وفداً من الكونغرس الأميركي لبحث ملفات الأمن ورفع العقوبات رسالة معرض دمشق الدولي بدورته الجديدة.. الانفتاح والشراكة مع العالم دمشق ترحب وتعتبر رفع العقوبات الأميركية تحولاً نوعياً يمهّد لمسار تعاون جديد تعزيز التعاون في مجال الطوارئ والكوارث بين سوريا والعراق معرض دمشق الدولي.. بوابات اقتصادية وآمال مشروعة لانفتاح أكبر "الرقابة المالية":  فساد "ممنهج" بتريليونات الليرات استهدف معيشة السوريين مباشرة جمعية "موصياد" التركية: فتح آفاق للتعاون مع سوريا وإطلاق منتدى اقتصادي دولي معرض دمشق الدولي.. منصة متكاملة لتبادل الخبرات والمعارف وعقد الاتفاقات تطوير العلاقات الاقتصادية بين "غرف التجارة السورية" و"التجارة والصناعة العربية الألمانية" محطة وطنية بامتياز.. في مرحلة استثنائية رسمياً ... الخزانة الأميركية تُعلن رفع العقوبات المفروضة على سوريا