ایدهای که از تماشای یک لاکپشت آرام در برکه شکل گرفت، امروز به رباتی زیردریایی تبدیل شده که میتواند بدون ایجاد سروصدا و تلاطم، سلامت صخرههای مرجانی را زیر نظر بگیرد. سازنده این ربات نه یک شرکت بزرگ فناوری، بلکه یک نوجوان ۱۵ ساله از شهر برلینگتون در استان انتاریوی کانادا است.
ایوان بادز، دانشآموز کانادایی، دستگاهی به نام BURT ساخته است؛ سرنام عبارت Bionic Underwater Robotic Turtle یا همان «لاکپشت رباتیک زیردریایی بایونیک». وجه تمایز اصلی این ربات با نمونههای رایج بازار، حذف پروانه و جایگزینی آن با سازوکار بالزدن الهامگرفته از طبیعت است.
از تناقض پروانهها تا الهام از لاکپشت
ماجرا از یک مشاهده ساده در طبیعت آغاز شد. بادز هنگام گشت در اطراف برکهها متوجه تضادی آزاردهنده شد: رباتهای معمول زیردریایی که برای مطالعه بیطرفانه حیات دریایی به آب فرستاده میشوند، خودشان با چرخش پرسرعت پروانه، محیط را دچار آشفتگی میکنند. صدای اضافی، جابهجایی آب، بلند شدن رسوبات کف دریا و ترساندن آبزیان، نتیجه ورود همین پروانههاست؛ یعنی ابزاری که باید مشاهدهگر خاموش باشد، خود عامل اختلال میشود.
او در مقابل، حرکت لاکپشت برکهای را دید؛ جانوری که با بالههای جلویی خود به نرمی آب را میشکافد، تقریباً هیچ ردی از آشفتگی به جا نمیگذارد و بیصدا از میان آب عبور میکند. همین الگوی حرکتی آرام و کماثر، جرقه اصلی پروژه BURT شد.
بر همین اساس، بادز به جای تقلید از منطق «زیر دریاییهای پروانهدار»، منطق حرکتی لاکپشت را مبنا قرار داد. در طراحی او، نیروی پیشرانش را بالههای جلویی تأمین میکنند و بالههای عقبی وظیفه فرمانپذیری، تغییر جهت و حفظ تعادل را بر عهده دارند. نتیجه، حرکتی موزون، کممصرف و بسیار نزدیک به رفتار یک لاکپشت واقعی است.
BURT چگونه ساخته شد؟
طراحی بدنه اصلی ربات در نرمافزار مهندسی SolidWorks انجام شده و تمامی قطعات اصلی با چاپگر سهبعدی تولید شدهاند. این رویکرد باعث شد نمونهسازی سریع، کمهزینه و قابل اصلاح باشد.
قلب الکترونیکی سامانه داخل یک محفظه لولهای شفاف و آببندیشده قرار گرفته است؛ محفظهای که در عین محافظت از بردها و باتری، امکان مشاهده وضعیت داخلی را هم فراهم میکند. در جلوی همین لوله، دوربینی به اندازه یک بند انگشت شست نصب شده که چشمان ربات محسوب میشود.
- وزن: حدود ۵ کیلوگرم (۱۱ پوند)؛ سبک و قابل حمل برای یک دانشآموز
- انرژی: باتری لیتیومی با توان کار مداوم تا ۸ ساعت، همراه با یک پنل خورشیدی کمکی برای افزایش مداومت مأموریت
- سرعت: حدود ۰٫۸ کیلومتر بر ساعت (نیم مایل بر ساعت)؛ تقریباً برابر با سرعت شنای یک لاکپشت دریایی واقعی. به گفته سازنده، با افزایش نرخ بالزدن میتوان سرعت را هم بالاتر برد
- ساختار حرکتی: بدون پروانه، با دو جفت باله جلویی و عقبی
این ترکیب، BURT را به یک پلتفرم سبک، کمصدا و دوستدار محیطزیست تبدیل کرده که میتواند ساعتها در آبهای کمعمق به گشتزنی بپردازد، بدون آنکه اکوسیستم حساس بستر دریا را برهم بزند.
هوش مصنوعی در خدمت محیطزیست
نوآوری اصلی BURT فقط در تقلید مکانیکی از طبیعت خلاصه نمیشود. هدف نهایی، پایش هوشمند و خودکار محیطزیست دریایی است. دوربین جلویی ربات تصاویر را به صورت پیوسته به یک کامپیوتر تکبرد «رزبری پای» (Raspberry Pi) ارسال میکند؛ کامپیوتری کوچک اما توانمند که در داخل محفظه اصلی جاسازی شده است.
روی این برد، مدلهای یادگیری ماشین اجرا میشوند که برای دو مأموریت کلیدی آموزش دیدهاند:
- تشخیص سفیدشدگی مرجانها؛ پدیدهای که نشانه استرس شدید و مرگ تدریجی صخرههای مرجانی بر اثر گرمایش و آلودگی آب است
- شناسایی زبالههای پلاستیکی و دیگر آلودگیهای قابل مشاهده در بستر
به گفته تیم پروژه، BURT در آزمونهای اولیه توانسته سفیدشدگی مرجان را با دقت خیرهکننده ۹۶ درصد تشخیص دهد؛ عددی که برای یک پروژه دانشآموزی بسیار چشمگیر محسوب میشود.
نکته مهم دیگر، استقلال عملیاتی ربات است. BURT نیازی به کابل اتصال یا کنترل لحظهای اپراتور ندارد. یک الگوی جستوجوی از پیش تعریفشده را به صورت خودکار طی میکند، در طول مسیر تصویربرداری میکند، دادهها را پردازش کرده و نتایج را به صورت بیسیم ارسال میکند. به این ترتیب میتوان آن را برای پایش طولانیمدت یک محدوده خاص، بدون حضور دائمی انسان، به کار گرفت.
وقتی آب واقعی، طرح آزمایشگاهی را به چالش کشید
مانند هر پروژه مهندسی، آزمون در محیط واقعی تفاوتهای مهمی را آشکار کرد. تا زمانی که BURT در آب شفاف و آرام آزمایشگاه حرکت میکرد، دوربین به تنهایی کافی به نظر میرسید. اما با انتقال ربات به آبهای طبیعی با کدورت بالا، جریانهای پیشبینینشده و نور متغیر، محدودیتها نمایان شد.
بادز برای حل این مشکل، دو ارتقای کلیدی به نسخه نهایی افزود:
- چراغهای جلویی پرقدرت برای بهبود تصویربرداری در عمق و شرایط کمنور و کدر
- مبدل فراصوت (سونار کوچک) که با ارسال امواج پرفرکانس، موانعی را که در دید دوربین نیستند شناسایی میکند و از برخورد جلوگیری میکند
به بیان خود او، این محیط واقعی بود که نسخه نهایی ربات را بازنویسی کرد؛ تجربهای که نشان داد مهندسی الهامگرفته از طبیعت، باید خود را با پیچیدگیهای همان طبیعت نیز سازگار کند.
از نمایشگاه مدرسه تا جوایز بینالمللی
آنچه به عنوان یک پروژه مدرسهای آغاز شده بود، به سرعت از سطح کلاس فراتر رفت. داوران علمی، BURT را صرفاً یک تکلیف دانشآموزی ندیدند. این ربات در مسابقات علمی کانادا در سال ۲۰۲۵ که با حضور حدود ۲۵ هزار دانشآموز از سراسر کشور برگزار شد، جایزه بهترین نوآوری را به دست آورد.
موفقیت در سطح ملی، راه را برای حضور بینالمللی هموار کرد. BURT در ادامه در مسابقه دانشمندان جوان اتحادیه اروپا (EUCYS) که با شرکت نمایندگانی از دهها کشور اروپایی برگزار میشود، یکی از جوایز برتر را کسب کرد و نام ایوان بادز را به عنوان یکی از نوآوران جوان حوزه رباتیک زیستمحیطی مطرح ساخت.
داستان BURT نمونهای روشن از قدرت «مهندسی بایونیک» یا زیستالگوبرداری است؛ رویکردی که به جای تحمیل راهحلهای پر سر و صدای مکانیکی بر طبیعت، سعی میکند از خود طبیعت بیاموزد. رباتی که مانند لاکپشت شنا میکند، نهتنها آرامتر و کممصرفتر است، بلکه دقیقاً به همین دلیل میتواند نگهبانی امین برای همان اکوسیستمی باشد که از آن الهام گرفته است.
دیدگاهها (0)
هنوز دیدگاهی ثبت نشده است.