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 برية متدحرجة دون توقف، وذلك باستخدام محرك واحد فقط للتحكم في عملية التحول.
وعلى عكس الروبوتات الهجينة التقليدية التي يجب أن تهبط قبل إعادة التشكيل، يمتلك ATMO الذكاء اللازم للتحول أثناء وجوده في الجو، مما يتيح له الانطلاق بسلاسة وبدء العمليات البرية دون أي توقف. وتعد هذه المرونة والقدرة على التحمل ميزة مهمة في أنظمة التوصيل التجارية والمستكشفين الروبوتيين. يستخدم الروبوت أربعة دافعات للطيران، لكن الأغطية الواقية لهذه الدافعات تتحول إلى عجلات في وضع القيادة. وتعتمد عملية التحول بالكامل على محرك واحد يحرك مفصلًا مركزيًا يرفع دافعات ATMO إلى وضع الطيران أو يخفضها إلى وضع القيادة.
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 بكالتيك والمؤلف الرئيسي للورقة: "لقد صممنا وبنينا نظامًا روبوتيًا جديدًا مستوحى من الطبيعة — من الطريقة التي تستخدم بها الحيوانات أجسامها بطرق مختلفة لتحقيق أنواع مختلفة من الحركة". فعلى سبيل المثال، تطير الطيور ثم تغير شكل أجسامها لإبطاء نفسها وتجنب العقبات.
وكان التحدي الهندسي كبيرًا. يقول موري غريب، أستاذ هندسة الطيران والهندسة الطبية ومدير مركز كالتيك للأنظمة الذاتية والتقنيات (CAST): "على الرغم من أن الأمر يبدو بسيطًا عندما تشاهد طائرًا يهبط ثم يركض، إلا أن الواقع هو أن صناعة الطيران تكافح مع هذه المشكلة منذ أكثر من 50 عامًا على الأرجح". فجميع المركبات الطائرة تتعرض لقوى معقدة بالقرب من الأرض. خذ على سبيل المثال طائرة الهليكوبتر؛ فعندما تقترب من الهبوط، تدفع دافعاتها الكثير من الهواء للأسفل.
وللتغلب على هذه التحديات الديناميكية الهوائية المعقدة، أجرى الفريق العديد من التجارب في مختبر الطائرات بدون طيار في كالتيك، بما في ذلك اختبارات خلايا التحميل وتصوير الدخان لفهم كيفية تغير تدفق الهواء أثناء التحول. وقد تم الاستفادة من هذه النتائج في تصميم نظام تحكم ذكي يعتمد على التحكم التنبؤي بالنموذج، ما يسمح للروبوت بتوقع كيفية تغير حركته وإجراء تعديلات في الوقت الفعلي 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.