القاهرة: الأمير كمال فرج.

حقق الباحثون تقدمًا كبيرًا في مجال الروبوتات بابتكار روبوت قادر على تكرار المشي المتغير السرعة الشبيه بالإنسان باستخدام . هذا الروبوت، الذي يتم توجيهه بواسطة طريقة التحكم المنعكس المشابهة للجهاز العصبي البشري، يعزز فهمنا لحركة الإنسان ويضع معايير جديدة للتكنولوجيا الروبوتية.

ذكر تقرير نشرته مجلة Neuroscience أن "الدراسة التي تمت في جامعة توهوكو اليابانية استخدمت خوارزمية مبتكرة لتحسين كفاءة الطاقة عبر سرعات المشي المختلفة، ويمهد هذا الاختراق الطريق للابتكارات المستقبلية في الروبوتات ذات القدمين، والأطراف الصناعية، والهياكل الخارجية التي تعمل بالطاقة".

نحن عادة لا نفكر في الأمر أثناء القيام بذلك، ولكن المشي مهمة معقدة. يجب أن تتحرك العظام والمفاصل والعضلات والأوتار والأربطة والأنسجة الضامة الأخرى (أي الجهاز العضلي الهيكلي)، التي يتحكم فيها نظامنا العصبي، بالتنسيق والاستجابة للتغيرات أو الاضطرابات غير المتوقعة بسرعات متفاوتة وبطريقة فعالة للغاية. إن تكرار ذلك في التقنيات الروبوتية ليس بالأمر الهين.

الآن، قامت مجموعة بحثية من كلية الدراسات العليا للهندسة بجامعة توهوكو في الدراسة التي نشرت في مجلة PLoS Computational Biology بتكرار المشي المتغير السرعة الشبيه بالإنسان باستخدام نموذج عضلي هيكلي - يتم توجيهه بواسطة طريقة التحكم المنعكس التي تعكس الجهاز العصبي البشري. يضع هذا الإنجاز في الميكانيكا الحيوية والروبوتات معيارًا جديدًا لفهم الحركة البشرية ويمهد الطريق لتقنيات الروبوتات المبتكرة.

يقول البروفيسور المشارك داي أواكي، والمؤلف المشارك للدراسة مع شونسوكي كوسيكي والبروفيسور ميتسوهيرو هاياشيبي: "لقد تناولت دراستنا التحدي المعقد المتمثل في تكرار المشي الفعال بسرعات مختلفة - وهو حجر الزاوية في آلية المشي البشري". "هذه محورية في دفع الحدود لفهم الحركة البشرية والتكيف والكفاءة".

وكان الإنجاز بفضل خوارزمية مبتكرة. تطورت الخوارزمية إلى ما هو أبعد من طريقة المربعات الصغرى التقليدية وساعدت في ابتكار نموذج دائرة عصبية محسّنة لتحقيق كفاءة الطاقة عبر سرعات المشي المتنوعة.

وكشف التحليل المكثف لهذه الدوائر العصبية، وخاصة تلك التي تتحكم في العضلات في مرحلة تأرجح الساق، عن العناصر المهمة لاستراتيجيات المشي الموفرة للطاقة. تعزز هذه الاكتشافات فهمنا لآليات الشبكة العصبية المعقدة التي تدعم مشية الإنسان وفعاليتها.

ويؤكد أواكي أن المعلومات التي تم الكشف عنها في الدراسة ستساعد في إرساء الأساس للتقدم التكنولوجي المستقبلي، وأضاف "إن المحاكاة الناجحة للمشي بسرعات متغيرة في نموذج عضلي هيكلي، جنبًا إلى جنب مع الدوائر العصبية المتطورة، تمثل تقدمًا محوريًا في دمج علم الأعصاب والميكانيكا الحيوية والروبوتات. وسيحدث ثورة في تصميم وتطوير الروبوتات عالية الأداء ذات القدمين، والأطراف الصناعية المتقدمة، والهياكل الخارجية المتطورة التي تعمل بالطاقة".

يمكن لمثل هذه التطورات أن تعمل على تحسين حلول التنقل للأفراد ذوي الإعاقة، وتطوير التقنيات الروبوتية المستخدمة في الحياة اليومية.

وبالنظر إلى المستقبل، يأمل أواكي وفريقه في تحسين إطار التحكم المنعكس بشكل أكبر لإعادة إنشاء نطاق أوسع من سرعات وحركات المشي البشرية، ويخططون أيضًا لتطبيق الرؤى والخوارزميات من الدراسة لإنشاء أطراف صناعية أكثر تكيفًا وكفاءة في استخدام الطاقة، وبدلات تعمل بالطاقة، وروبوتات ذات قدمين. يتضمن ذلك دمج الدوائر العصبية المحددة في هذه التطبيقات لتعزيز وظائفها وطبيعية حركتها.