روبوت طباعة ثلاثية الأبعاد يُنشئ شكلًا لامتصاص الصدمات بمساعدة الذكاء الاصطناعي

داخل مختبر في كلية الهندسة بجامعة بوسطن، يقوم ذراع روبوتي بإسقاط أشياء بلاستيكية صغيرة في صندوق موضوع بعناية على الأرض لالتقاطها عند سقوطها. واحدًا تلو الآخر، تملأ هذه البنى الصغيرة – الخفيفة كالريش، والأسطوانية، التي لا تتجاوز طولها بوصة واحدة – الصندوق. بعضها أحمر، والآخر أزرق أو بنفسجي أو أخضر أو أسود.

كل هذه الأشياء هي نتاج تجربة في استقلالية الروبوت. من تلقاء نفسه، وهو يتعلم أثناء السير، يبحث الروبوت عن وبناء الشكل الأكثر كفاءة في امتصاص الطاقة الموجودة على الإطلاق.

ولتحقيق ذلك، ينشئ الروبوت هيكلاً بلاستيكيًا صغيرًا باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد، ويسجل شكله وحجمه، ثم ينقله إلى سطح معدني مستوٍ – وبعد ذلك يسحقه بضغط يعادل وقوف حصان عربي بالغ على قطعة نقدية عشرين سنتًا. ثم يقيس الروبوت مقدار الطاقة التي امتصها الهيكل، وكيف تغير شكله بعد الضغط عليه، ويسجل كل تفصيل في قاعدة بيانات ضخمة. بعد ذلك، يُلقي بالهيكل المسحوق في الصندوق ويمسح لوح المعدن جاهزًا لطباعة واختبار القطعة التالية. وستكون مختلفة قليلاً عن سابقتها، حيث يتم تعديل تصميمها وأبعادها بواسطة خوارزمية الحاسوب الخاصة بالروبوت بناءً على جميع التجارب السابقة – وهذا هو أساس ما يُعرف باسم “التحسين البيزي”. تلو التجربة الأخرى، تصبح البنى ثلاثية الأبعاد أكثر قدرة على امتصاص تأثير الضغط عليها.

هذه التجارب ممكنة بفضل عمل كيث براون، أستاذ مساعد في هندسة الميكانيكا بكلية الهندسة، وفريقه في مختبر KABlab. وقد تطور الروبوت، الذي يُطلق عليه اسم MAMA BEAR – اختصارًا لعنوانه الطويل الكامل “باحث تجريبي ذاتي التغير لهندسة المنشآت المصنوعة بالطباعة الإضافية” – منذ أن تم تصوره لأول مرة من قبل براون وفريقه في عام 2018. بحلول عام 2021، كان المختبر قد وضع الآلة في مسعاها لصنع شكل يمتص أكبر قدر من الطاقة، وهي خاصية تُعرف باسم “كفاءة امتصاص الطاقة الميكانيكية”. وهذا الإصدار الحالي يعمل بشكل مستمر لأكثر من ثلاث سنوات، مملأ عشرات الصناديق بأكثر من 25,000 هيكل مطبوع ثلاثي الأبعاد.

لماذا هذا العدد الكبير من الأشكال؟ هناك استخدامات لا حصر لها لشيء قادر على امتصاص الطاقة بكفاءة – مثل وسائد الحماية للإلكترونيات الرقيقة التي يتم شحنها حول العالم، أو لركبات وأربطة المعصم للرياضيين. “يمكنك الاستفادة من هذه المكتبة البيانية لصنع دعامات أفضل في السيارة، أو معدات التعبئة والتغليف، على سبيل المثال،” كما يقول براون.

هذا المحتوى تم باستخدام أدوات الذكاء الاصطناعي