تطوير عضلات اصطناعية ذكية تعيد الحركة الطبيعية للجسم

وتتيح هذه التقنية خلق حركة طبيعية وسريعة الاستجابة، ما يجعلها آمنة وفعّالة لدعم التعافي لدى الأشخاص الذين يعانون من فقدان القوة العضلية أو إصابات مثل السكتات الدماغية وفقدان أحد الأطراف.

ألياف مرنة تشبه العضلات الحقيقية

استخدم الباحثون من معهد جورجيا للتكنولوجيا أليافا هرمية متعددة الطبقات تحاكي العضلات والأوتار البشرية. وتستطيع هذه الألياف تذكر الحركة السابقة والتكيف معها، ما يمنح الحركة سلاسة ومرونة أكبر.

وقال الدكتور هونغ يو، أستاذ الهندسة الميكانيكية في كلية جورج دبليو وودروف: “عندما يتصور الناس الروبوتات، عادة ما يتخيلون آلات صلبة ومعدنية. لكن عضلاتنا الاصطناعية ناعمة ومرنة، أشبه بالأنسجة البشرية أكثر من كونها آلة”.

وأضاف يو أن خوارزميات التعلم الآلي التي طورها الفريق تسمح للعضلات بضبط القوة والمرونة آنيا وفقا لكل مهمة أو حركة.

التعلم الذاتي والتكيف المستمر

تتميز هذه العضلات الاصطناعية بأنها لا تكتفي بالاستجابة للأوامر، بل تتعلم من التجربة وتتكيف تلقائيا، ما يجعل الحركة طبيعية وانسيابية. وهذه الخاصية مفيدة بشكل خاص للأشخاص الذين يتعافون من إصابات عضلية، إذ تساعدهم على استعادة القوة والثقة والاستقلالية.

واستعرض الفريق تطوير العضلات الاصطناعية عبر:

• الذكاء القائم على الذاكرة: يمكّن العضلات من تنفيذ حركات مبرمجة مسبقا وتحديث حالات التشغيل المخزنة وفق الظروف المتغيرة.

• الذكاء القائم على الحس: يمكّن العضلات من إدراك التغيرات البيئية والاستجابة لها من خلال التغذية الراجعة الحسية.

كما ناقش الباحثون التحديات المستقبلية، بما في ذلك قابلية التوسع وإعادة البرمجة الديناميكية ودمج القدرات متعددة الوظائف، وحددوا آفاقا لتطوير عضلات اصطناعية أكثر ذكاء ومرونة.

ذاكرة عضلية اصطناعية للاندماج مع الجسم

يقارن يو وفريقه الألياف الاصطناعية بـ”أدوات دقيقة”، يتم معايرتها واختبارها باستمرار لتعمل بتزامن مع الحركات الطبيعية للجسم. ومع الوقت، تطور الألياف ما يشبه “ذاكرة العضلات”، ما يسمح لها بالتكيف بسلاسة مع الظروف المتغيرة، ويجعلها أقرب للحياة الطبيعية مقارنة بالأطراف الاصطناعية التقليدية.

نشرت الدراسة في مجلة Materials Horizon.

المصدر: interesting engineering