منذ عدة سنين قدم معهد بحوث ستانفورد العالمي مشروع جديد يتضمن مصنًعا متناهي الصغر، والذي يستخدم المئات من الروبوتات متناهية الصغر (كل روبوت أصغر من العملة المعدنية )، والتي تتشارك وتتعاون لإنتاج هياكل بمقاييس صغيرة جدًا، مثل الهياكل المعدنية المليئة بالدعامات –الهناجر-، والتي تحتوي أيضًا على بعض الإليكترونيات المتكاملة معها في البناء، مثل هذا التصنيع المعقد يتطلب تعاون دقيق بين العديد من الروبوتات متناهية الصغر، لأن لكل واحدة منها مهمة محددة وهدف ثابت يُطلب منها القيام به، مما يجعلنا نتصور الجهد الكبير المبذول والوقت والموارد، فإن عملية بناء العديد من الأجزاء التي تتكون منها تلك الروبوتات والتي تُصنع خصيصًا من أجلها مضجرة وتكلف الكثير، لذلك معهد بحوث ستانفورد إستطاع تطوير مصنعا لإنتاج الأدوات المصنعة خصيصًا بالطلب للروبوتات المتناهية الصغر حتى تستطيع القيام بعملها من خلال تلك الأدوات، في الحقيقة إن تلك الروبوتات هى مجرد أجزاء مغناطيسية صغيرة، بحيث يحركها ويتحكم في حركاتها الذكية والمعقدة تلك المنصة التي تتحرك عليها، فالمنصة هى مجرد دوائر مطبوعة على لوحات تتحرك الروبوتات عليها بطريقة كهرومغناطيسية، قادرة على تحركيهم والتحكم بسرعتهم في محورين متعامدين علاوة على الإستدارة، إليكم ذلك الفيديو الذي يوضح العمليات المعقدة لتلك الروبوتات وحركتها الدقيقة:
https://www.youtube.com/watch?v=uL6e3co4Qqc
الفيديو يوضح العديد من الروبوتات الصغيرة تنفذ الكثير من المهمات المختلفة بكل دقة وبراعة، لكنك في الواقع ستلاحظ أن تلك الروبوتات هى متطابقة تمامًا، عدا الأجزاء التي تساعدها على العمل –النهايات-، فتلك الروبوتات يجب أن تبدل على حسب المهمة التي يُكلف بها الروبوت، لذا سيتوجب عليك بالضرورة بناء العديد والعديد من تلك الروبوتات. قام معهد بحوث ستانفورد بالعديد من التجارب العملية لتسهيل عملية التصنيع المطلوبة من الروبوتات، ببناء منصات متخصصة مصممة لأداء مهام محددة من خلال تصنيع أدوات لها، والتي تعتبر طريقة أسهل بكثير للتعامل مع المهمات المختلفة والمعقدة.
https://www.youtube.com/watch?v=0JNQW34P74o
من الصعب التكهن بما يجرى في ذلك الفيديو، لذا تحدثنا مع رون بيلرين لفهم العديد من التفاصيل –وهو أحد العلماء المسؤلين في معهد ستانفورد للبحوث-، فوضح أنه في الفيديو الأول ما نشاهده هو مغناطيس متناهي الصغر على مقياس الملليمترات والتي تُقاد إلى الأسطح الحاضنة لكل النظام المكلف بمهمة معينة (شريحة زجاجية مع بعض الفواصل من الأسلاك النحاسية على سطح المصنع الصغير جدًا)، والذي يتطلب منهم أن يتم تجميعهم على هيئة مجموعات معينة، في تلك الحالة الموضحة في الفيديو، المجموعة على شكل حرف V، لكنه مجرد شكل إعتباطي لأداء المهمة المعينة في الفيديو، أما الحواضن المختلفة يمكنها أن تُستخدم لأي شكل تريده. متى تكونت المجموعة يمكن التحكم بها بدرجات متعددة على هيئة روبوت متناهى الصغر مما يسمح لها بالتصرف كمناور مُتحكَم فيه من على بعد.
الفيديو الثاني يوضح كيف تقوم تلك الروبوتات بتكوين مجموعاتها وبناء أدواتها، والذي يمكن القيام به على روبوت واحد أو على مجموعة مكونة سلفًا من الروبوتات متناهية الصغر، الروبوت الصغير الذي نشاهده مكون من وحدتان، يعملان معا لدعم هيكل بتصميم معين بإستخدام مسبار معين على الروبوت الصغير في داخل الأسطوانة المظلمة كما هو موضح في الفيديو. يوجد سائل قابل للمعالجة يتحول من الحالة السائلة للصلبة عندما يجف تتم تلك العملية بعد أن يقوم الروبوت الصغير بسحب قطرة صغيرة من السائل ليضعها على أحد الجوانب فيتحول السائل ويتم تدعيم الهيكل ثم يذهب الروبوت الصغير إلى الأسطوانة الزرقاء ومهمتها إزالة بقايا السائل الغير مرغوب فيه من على الأداة المسئولة عن حمله. تُكرر العملية مرارًا وتكرارًا حتى نحصل على ما أردت تنفيذه في النهاية، إنها عملية غاية في الصعوبة والتعقيد والإتقان، مثلها كمثل الطباعة ثلاثية الأبعاد، في أثناء وقت التصنيع.
كل عملية التصنيع برمتها تحدث في مساحة لا تتعدى بعض السينتيمترات، بل إنها تزيد أيضًا من فائدة تلك الروبوتات متناهية الصغر، بيلرين أكد على أهمية وسهولة عملية إنشاء مصنع الأدوات الصغير والتي تخدم بدورها أعداد كبيرة من المنصات الجاهزة لتحميل العدد والأدوات اللازمة للبناء بدل من صعوبة شراء روبوت مخصص لكل عملية مختلفة، بكل بساطة تستطيع شراء بعض المنصات من الروبوتات المتناهية الصغر وتقوم بتحميلها أيا من الأدوات السابق ذكرها بل إن بناء تلك المصانع سيفتح الطريق أمام صيانة الأدوات المستخدمة بل وتصنيع الروبوتات بالكامل مما سيكسبها المرونة والمتانة والقدرة على العمل في الظروف الصعبة والدقيقة دون الخوف على الأعطال مثل الفضاء أو كوكب آخر.
معهد بحوث ستانفورد ركز في إختباراته على أن يقوم نفس الطاقم من الروبوتات بعملية إعادة تشكيل لتجهيز اي تصميم مهما كان تعقيده ، مثل ذلك الهيكل الصغير المكون من الدعامات من مادة الكاربون الخفيف. بيلرين أكد على أنهم سيسعوا في خلال الأشهر القليلة المقبلة على العمل على إنشاء تلك الهياكل الجديدة والتي مخطط أن يدمج معها الأغطية لتجعلها عملية أكتر وقابلة للأستخدام في نطاق أوسع.

المعهد يعمل أيضًا على إبتكار طريقة جديدة للتحكم بالمغناطيس المكوِّن للروبوت الصغير، وهو إضافة إمكانية الرفع بدلًا من التحرك في محورين فقط والذي يعتبر عملية ذات دقة منخفضة، إمكانية الرفع ستمكن الروبوت الصغير من التعامل مع عملية التصنيع بدقة تصل ل200 نانومتر! مثل هذا المستوى العالى جدًا من الكفاءة بتلك التكلفة الضئيلة يقدم العديد من المزايا التنافسية متقدما بذلك على الآلات التقليدية.
فيما أضاف أنه في النهاية مثل هذه التقنية يمكنها التوسع خارج نطاق عملية التصنيع فقط وتحقق التكامل مع أنظمة الروبوتات الأخرى.
تخيلوا أن تلك الروبوتات الصغير ستتمكن من العيش بداخل الروبوتات الكبيرة ، تقوم بصيانتها وإدارتها من الداخل، نحن فقط نرجوا ألا يعود ذلك بالشر على البشر.

المصدر:
http://sc.egyres.com/OKkfN

إعداد: Maged Saif
مراجعة: Ahmed M. Gawish
تصميم: Wael Yassir

#الباحثون_المصريون