طور باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بالتعاون مع جامعة شنغهاي جياو تونغ يداً روبوتية مبتكرة قابلة للنفخ، تتيح لمبتوري الأطراف العلوية تحكماً فورياً وإحساساً لمسياً في الوقت الحقيقي، في خطوة قد تُحدث تحولاً جذرياً في عالم الأطراف الصناعية الذكية.
وبحسب الدراسة المنشورة في مجلة "Nature Biomedical Engineering"، نجح المتطوعون الذين استخدموا اليد الروبوتية الجديدة في أداء مهام يومية مثل إغلاق حقيبة سفر، وسكب العصير، والكتابة، وحتى مداعبة حيوان أليف، بكفاءة مماثلة أو أفضل أحياناً مقارنة بالأطراف الصناعية المتقدمة المتوفرة حالياً في الأسواق.
ورغم التطور الكبير في الأطراف العصبية الصناعية، فإن تكلفتها المرتفعة التي قد تصل إلى عشرات آلاف الدولارات، إضافة إلى وزنها وصلابتها لاعتمادها على هياكل معدنية ومحركات كهربائية، ما زالت تشكل عائقاً أمام انتشارها.
في المقابل، تتميز اليد الجديدة بتصميم ناعم وخفيف الوزن لا يتجاوز نصف كيلوغرام، وبكلفة مكونات لا تزيد على 500 دولار فقط، ما يجعلها خياراً واعداً، خصوصاً لذوي الدخل المحدود.
وقال البروفيسور شوانهي تشاو، أحد قادة الفريق البحثي في معهد ماساتشوستس: "هذا ليس منتجاً تجارياً بعد، لكن أداءه مماثل أو متفوق على الأطراف العصبية الحالية، نرى إمكانات هائلة لجعل هذه اليد منخفضة التكلفة ومتاحة لشريحة أوسع من مبتوري الأطراف حول العالم".
تصميم مستوحى من الخيال
تشبه اليد الروبوتية الجديدة في شكلها الروبوت القابل للنفخ في فيلم الرسوم المتحركة Big Hero 6.
وهي مصنوعة من مادة مطاطية مرنة تُعرف باسم EcoFlex، وتضم خمسة أصابع تشبه البالونات، مدعمة بألياف داخلية تحاكي عظام الأصابع البشرية.
وعلى عكس الأطراف التقليدية التي تعتمد على محركات كهربائية ثقيلة، يستخدم هذا الابتكار نظاماً هوائياً بسيطاً يتحكم في نفخ الأصابع بدقة، ما يسمح بتشكيل قبضات مختلفة مثل القرص، أو القبضة الكاملة، أو حمل الأشياء.
ويمكن ارتداء المضخة والصمامات على الخصر، ما يقلل العبء على المستخدم.
تحكم عصبي وإحساس باللمس
تعتمد اليد على مستشعرات EMG لالتقاط الإشارات الكهربائية الصادرة عن العضلات المتبقية في ذراع المستخدم.
وباستخدام خوارزميات ذكية، تُترجم هذه الإشارات إلى حركات دقيقة للأصابع، بحيث تتحرك اليد استجابة لما يتخيله المستخدم.
ولإضافة ميزة نادرة في هذا النوع من الأطراف، زود الباحثون أطراف الأصابع بمستشعرات ضغط تنقل إشارات لمسية إلى مناطق محددة في الطرف المتبقي، ما يسمح للمستخدم بتمييز أي إصبع تم لمسه، بل وحتى تقدير حجم الأجسام التي يمسك بها.
نتائج واعدة وتجارب واقعية
وخلال الاختبارات، تمكن أحد المتطوعين، وهو معصوب العينين، من تحديد الإصبع الذي تم لمسه، والتمييز بين زجاجات بأحجام مختلفة، ما يشير إلى استعادة شكل بدائي من الإحساس.
كما أظهرت اليد متانة لافتة، إذ استعادت شكلها ووظيفتها بسرعة حتى بعد تعرضها للطرق بمطرقة أو المرور فوقها بسيارة.
نحو الإنتاج التجاري
سجل الفريق براءة اختراع للتصميم، ويعمل حالياً على تحسين دقة الاستشعار وتوسيع نطاق الحركة، مع خطط لتطوير نسخة قابلة للإنتاج التجاري على نطاق واسع.
ويختتم تشاو بالقول: "ما زلنا في البداية، مع تحسين تقنيات فك الإشارات العصبية وتصغير حجم المضخة، يمكن أن تصبح هذه اليد نموذجًا عمليًا يغيّر حياة الملايين".