حقّق فريق بحثي من جامعة بكين (Peking University) بقيادة البروفيسور وانغ تشينينغ إنجازا عالميا، بتطوير أول هيكل خارجي روبوتي محمول تحت الماء مصمم خصيصا لدعم حركة الركبتين لدى الغواصين.

وبحسب الدراسة المنشورة في IEEE Transactions on Robotics (2025)، فإن هذا الجهاز الفريد قادر على تقليل استهلاك الهواء والجهد العضلي، مما يطيل زمن الغوص ويحسّن السلامة ويقلل من إرهاق الغواصين.

تحديات الحركة تحت الماء

رغم أن البشر تطوّروا ليكونوا مشّائين أكفاء على اليابسة، إلا أنهم غير فعّالين أثناء الغوص. فالمقاومة المائية تضاعف الجهد المطلوب للتحرّك، مما يؤدي إلى:

استهلاك طاقة أكبر

ارتفاع معدل استهلاك الهواء

محدودية القدرة على الغوص لفترات طويلة

إجهاد كبير للعضلات، خاصة عضلات الساقين

ورغم نجاح الهياكل الخارجية المساعدة على اليابسة في تقليل الطاقة المبذولة، بقي نقل هذه التكنولوجيا إلى البيئة المائية تحديا صعبا، بسبب اختلاف ميكانيكيات السباحة والضغوط الشديدة للمياه.

كيف يعمل الهيكل الخارجي المبتكر؟

طوّر الباحثون هيكلًا خارجيًا ثنائيًا يعمل بالكابلات، يستهدف حركة الركبة أثناء أداء ركلة الفلتر (Flutter Kick)، وهي الحركة الأساسية في الغوص باستخدام الزعانف.

خصائص الجهاز التقنية:

يوفر عزما مساعدا في الوقت الحقيقي للركبتين

مزوّد بحساسات حركة متطورة تلتقط حركة الغواص الطبيعية

يعتمد على تحكم ديناميكي متوافق مع الإيقاع الطبيعي لركلات السباحة

خفيف ومحمول، ومخصص للعمل تحت الماء دون إعاقة الحركة

نتائج الاختبارات: كفاءة أعلى وجهد أقل

اختُبر التصميم على ستة غواصين محترفين، وأظهرت النتائج تحسّنا كبيرا:

أهم النتائج:

خفض استهلاك الهواء بنسبة 22.7%

تقليل نشاط عضلة الفخذ (Quadriceps) بنسبة 20.9%

تقليل نشاط عضلات الساق بنسبة 20.6%

الحفاظ على نمط حركة طبيعي دون اضطراب

تحسّن ملحوظ في كفاءة الطاقة تحت الماء

ويشير الباحثون إلى أن الغواصين تكيّفوا بسرعة مع الجهاز، مما يدل على إمكان دمجه بشكل فعال في تدريب الغواصين والعمليات المهنية.

تطبيقات مستقبلية واسعة

يُتوقع أن يسهم هذا الابتكار في تحسين أداء الغواصين في مجالات عدة، تشمل:

أبحاث المحيطات

البناء والصيانة تحت الماء

تدريب الغواصين المحترفين

العمليات البحرية المعقدة

كما يوفر الجهاز رؤى جديدة حول بيوميكانيكيات الحركة تحت الماء، وقد يساعد الباحثين على فهم وتحسين كفاءة السباحة البشرية.

تطور سابق في المجال

شهد المجال سابقا محاولات لتطوير هياكل خارجية مستوحاة من الحيوانات البحرية، تهدف لمحاكاة سباحة الدلافين والبطاريق والسلاحف بكفاءة عالية. إلا أن هذا الابتكار يُعد أول جهاز عملي محمول يوفر دعما ميكانيكيا مباشرا للركبتين أثناء الغوص.