تمكن علماء من جامعة ITMO في مدينة سانت بطرسبورغ الروسية من تطوير منصة روبوتية متقدمة قادرة على تنفيذ التجارب الكيميائية تلقائيا دون الحاجة لمشاركة الإنسان.
الروبوت الجديد يُجري عمليات تشغيل التفاعلات العضوية بشكل مستقل تماما، ويتميز بكونه أقل تكلفة وأكثر مرونة مقارنة بالأنظمة الصناعية المعقدة، إذ تم تجميعه باستخدام أجزاء مطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد مع برمجيات مفتوحة المصدر.
روبوت بتقنيات مفتوحة المصدر وذراع ذكية
الروبوت، الذي صممه خبراء مركز “الإنفوكيمياء” في جامعة ITMO، يمتلك ذراعا آلية متعددة الوظائف يمكنها فتح أنابيب الاختبار، إعداد الخلطات التفاعلية، قياس كميات دقيقة من المحاليل، نقل العينات بين وحدات مختلفة، وحتى تشغيل أجهزة التحليل الطيفي بدقة متناهية.
ويعمل النظام ببرمجية مخصصة طوّرها مهندسو الجامعة باستخدام لغة Python، لتمكين الروبوت من التحليل واتخاذ القرارات بناءً على المعطيات المرئية من الكاميرا المدمجة.
نهاية العمل الروتيني في المختبرات
أوضح فريق البحث أن العلماء غالبا ما يضطرون إلى تكرار سلسلة من العمليات المرهقة أثناء دراسة التفاعلات الكيميائية، مثل خلط المحاليل ومراقبة سير التفاعل. هذه المهام تؤدي إلى الإرهاق واحتمال وقوع أخطاء بشرية.
أما الروبوت، فيتميز بقدرته على العمل المتواصل دون تعب أو خطأ، إذ ينفذ المهام وفق خوارزميات دقيقة، مما يسمح بتحسين جودة النتائج وتسريع عملية البحث العلمي، بالإضافة إلى إمكانية استخدامه في البيئات الخطرة أو عند التعامل مع مواد سامة.
روبوت مخصص للأبحاث والتعليم
صرّح الباحث أنطون مورافيوف، أحد مؤلفي المشروع، أن الهدف من هذا الابتكار هو جعله متاحا على نطاق واسع في المختبرات التعليمية والبحثية، يمكن لأي فريق علمي طباعة أجزاء الروبوت باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد وتحميل الكود البرمجي من المصادر المفتوحة.
ويمكن توظيف هذا النوع من الروبوتات في مهام متنوعة مثل استخلاص المكونات المفيدة أو السامة، وتسريع التفاعلات العضوية المعقدة، وحتى دراسة تفاعلات متعددة المراحل التي يصعب تنفيذها يدويا.
إنجاز علمي في تسريع التفاعلات العضوية
باستخدام هذا الروبوت، أجرى العلماء سلسلة من التفاعلات بين حمض الباربيتوريك ومجموعة من الألدهيدات، وتمكنوا من تسريع التفاعل بمعدل يفوق ثلاثة أضعاف في بعض الحالات.
هذا الإنجاز يُعد واعدا في مجالات الطب الحيوي، حيث يمكن استثماره في تطوير تقنيات التصوير الخلوي لتشخيص السرطان، وأنظمة توصيل الأدوية إلى أعضاء محددة، إضافة إلى تصنيع مواد كهروضغطية تُستخدم في الإلكترونيات الدقيقة وأجهزة الاستشعار والضغط والموجات فوق الصوتية.
مستقبل الروبوتات في الصناعات الكيميائية
يرى الدكتور يفغيني ألكساندروف، مدير مركز المواد الرقمية بجامعة باومان، أن هذه الروبوتات ستجد طريقها قريبا إلى المؤسسات البحثية وشركات الأدوية والمختبرات الصناعية، حيث ستسهم في أتمتة عمليات التحليل وضمان جودة المنتجات.
وأوضح أن الروبوتات يمكن أن تلعب دورا محوريا في الكيمياء الصناعية والنفطية، وصناعة مواد البناء، والبحوث الصيدلانية، نظرًا لقدرتها على التعامل مع كميات ضخمة من البيانات والتفاعلات دون تدخل بشري.
التحديات التقنية والآفاق المستقبلية
أشار الخبير أليكسي كارفيدوف من جامعة МИСиС إلى أن استخدام الروبوتات في المختبرات الكيميائية يمثل مستقبلا واعدا، خاصة في البيئات التي تتطلب إجراءات أمان صارمة.
وأكد أهمية اختيار المواد المقاومة للمواد الكيميائية العدوانية في تصنيع الروبوتات، وضمان الدقة العالية في التعامل مع كميات صغيرة من المواد لتحقيق أقصى كفاءة في التجارب.
يمثل الروبوت الكيميائي الروسي خطوة جبارة نحو تحقيق أتمتة كاملة في العلوم التجريبية. بفضل تقنياته مفتوحة المصدر وسهولة تصنيعه، يمكن لهذا الابتكار أن يُحدث تحولًا عالميًا في طرق البحث العلمي والتعليم الصناعي والطبي على حد سواء.
