يد صناعية خارقة بأسلاك ذكية لمحاكاة الأنسجة العضلية

صنع مهندسون ألمان يدا صناعية استبدلوا فيها العضلات بأسلاك ذكية، فكل ما يحتاجه الأمر هو شحنة كهربائية لجعل تلك الأسلاك تنقبض أو ترتخي، مما يعني أن هذه اليد يمكن أن تعمل بدون الأجهزة الإلكترونية الكبيرة التي عادة ما تجعل مثل هذه الأطراف الصناعية غير عملية.

صمم اليد البلاستيكية الخفيفة والتي استخدم في تصنيعها طابعة ثلاثية الأبعاد فريق أبحاث من جامعة سارلاند. والأنسجة الشبيهة بالعضلات مصنوعة من شرائح من النيكل والتيتانيوم لا يتعدى سمكها سمك شعرة الإنسان.

تلك الأسلاك المعدنية التي يطلق عليها اسم مزيج معدني حافظ للذاكرة تتمتع بأعلى درجة من الطاقة المكثفة بين كل الآليات الحركية المعروفة مما يمكن اليد من القيام بحركات قوية في حيز ضيق.

وتشرح الأستاذة الجامعية شتيفان سيلكه من جامعة سارلاند التقنية قائلة 'هذا يمكننا من تصنيع أنظمة خفيفة بشكل خاص، ولأنها تجيء في شكل أسلاك يمكن استخدامها كعضلات صناعية. ولذلك نصنع أنظمة مستلهمة من الأحياء، انظر الى الطبيعة لتستلهم نموذجا ناجحا، وهذا ما أدركناه مع أول نموذج ليد صناعية باستخدام أسلاك معدنية حافظة للذاكرة'.

وتعبير الحافظة للذاكرة يعني أن الأسلاك قادرة على العودة إلى وضعها الأصلي بعد تشويهها عمدا. وفي حالة اليد الصناعية الخارقة تغير الشحنة الكهربائية بنيانها مما يجعلها تتقلص كالعضلات. وحين تتوقف الشحنة الكهربائية تتذكر الأسلاك شكلها الأصلي وتعود إليه.

وقدم الباحثون نموذجا أوليا لخفاش لديه سلكان من المزيج المعدني الحافظ للذاكرة لإحداث حركة الجناحين وهو طائر.

وقالت المهندسة فيلومينا سايمون التي تحضر الدكتوراه وساهمت في تطوير اليد الخارقة، إن فريقها حاكى تركيبة العضلات في جسم الإنسان ووضع الأسلاك الدقيقة في مجموعات لمحاكاة الأنسجة البشرية.

وهذه الشبكة من الأسلاك توفر مسطحا أكبر يتم من خلاله توزيع الحرارة، وهو ما يؤدي إلى تعرضها لتقلص وتمديد سريع تماما مثل عضلات الإنسان.

وقالت سايمون 'الأسلاك هي التي تحدث حركة اليد، وحين تحفز تلك الأسلاك تنقبض، ونحن نستفيد من هذه الانقباضات لنحرك الأصابع، بل نستطيع تحريك كل مجموعة على حدة'.

وأضافت أن شريحة واحدة للتحكم بوسعها السيطرة على الأسلاك الذكية التي تستخدم المقاومة الكهربائية لتعمل، وهذا يعني أنه لن تكون هناك حاجة لمجسات خارجية، لأن المادة نفسها بها خاصية المجس، مما يمكن اليد الخارقة من القيام بحركات شديدة الدقة.

وعلى الرغم من أن هذه التقنية لاتزال في مراحل التجارب المبكرة يأمل الباحثون في استخدام هذه التكنولوجيا في نهاية المطاف لإنتاج أطراف صناعية مريحة تعمل كالأطراف الطبيعية. ويرون أن تصميمهم الجديد سيقلص الحاجة إلى محركات كهربائية لازمة الآن لمعظم الأطراف الصناعية.

وتأمل سيلكه أن يجيء اليوم الذي تزرع فيه هذه التكنولوجيا بالكامل في الجهاز العصبي للإنسان.