ابتكر باحثون في معهد كاليفورنيا للتقنية (كالتيك) روبوتًا متحولًا حقيقيًا يغير طريقة تنقل الآلات بين الجو والأرض. يستطيع الروبوت المتحول جويًا (ATMO) الانتقال بسلاسة من طائرة بدون طيار إلى مركبة متحركة دون انقطاع، وذلك باستخدام محرك واحد فقط للتحكم في عملية التحول.
وعلى عكس الروبوتات الهجينة التقليدية التي يجب أن تهبط قبل إعادة التشكيل، يتمتع ATMO بالذكاء اللازم للتحول أثناء وجوده في الجو، مما يسمح له بالتحرك والانطلاق في العمليات الأرضية دون توقف. هذه المرونة والقوة المتزايدة قد تكون مفيدة بشكل خاص في أنظمة التوصيل التجارية والمستكشفين الروبوتيين. يستخدم الروبوت أربعة دافعات للطيران، لكن الحواجز التي تحميها تتحول إلى عجلات في وضع القيادة الأرضية. وتعتمد عملية التحول بالكامل على محرك واحد يحرك مفصلًا مركزيًا يرفع دافعات ATMO إلى وضع الطيران أو يخفضها إلى وضع القيادة.
وقد وصف الباحثون الروبوت ونظام التحكم المتطور الخاص به في ورقة بحثية نُشرت مؤخرًا في مجلة Communications Engineering. يقول يوانيس ماندرياليس، طالب دراسات عليا في هندسة الطيران في كالتيك والمؤلف الرئيسي للورقة: "قمنا بتصميم وبناء نظام روبوتي جديد مستوحى من الطبيعة — من الطريقة التي يمكن للحيوانات أن تستخدم بها أجسامها بطرق مختلفة لتحقيق أنماط حركة متنوعة". فعلى سبيل المثال، تطير الطيور ثم تغير شكل أجسامها لتبطئ من سرعتها وتتجنب العقبات.
وكان التحدي الهندسي كبيرًا. يقول موري غريب، أستاذ هندسة الطيران والهندسة الطبية ومدير مركز الأنظمة الذاتية والتقنيات (CAST) في كالتيك: "على الرغم من أن الأمر يبدو بسيطًا عندما تشاهد طائرًا يهبط ثم يجري، إلا أن هذه مشكلة حاولت صناعة الطيران التعامل معها لأكثر من 50 عامًا على الأرجح". فجميع المركبات الطائرة تواجه قوى معقدة بالقرب من الأرض. خذ على سبيل المثال طائرة الهليكوبتر، فعندما تقترب من الهبوط، تدفع دافعاتها الكثير من الهواء إلى الأسفل.
ولمواجهة هذه التحديات الديناميكية الهوائية المعقدة، أجرى الفريق تجارب مكثفة في مختبر الطائرات بدون طيار في كالتيك، بما في ذلك اختبارات خلايا التحميل وتصوير تدفق الدخان لفهم كيفية تغير تدفق الهواء أثناء التحول. وتم الاستفادة من هذه النتائج في تصميم نظام تحكم ذكي يعتمد على التنبؤ بالنموذج، مما يسمح للروبوت بتوقع كيفية تغير حركته وإجراء تعديلات فورية للحفاظ على الاستقرار. ويأمل الفريق أن يمهد المزيج الفريد من المرونة والصلابة والذكاء في ATMO الطريق للجيل القادم من الآلات الذاتية، خاصة في مجالات مثل التوصيل، والبحث والإنقاذ، واستكشاف الكواكب، حيث يعد التكيف مع البيئات غير المتوقعة أمرًا أساسيًا.