Аксари роботҳо тавассути воситаҳои мотордор, ки метавонад аз ҳад зиёд калон ва сахт бошад, ба ҳассосият ва ламс ноил мешаванд. Як гурӯҳи Донишгоҳи Корнелл роҳеро таҳия кардааст, ки роботи нарм дар дохили он муҳити атрофро ҳис кунад, ба мисли одамон.
Гурӯҳе бо роҳбарии Роберт Шеферд, ёвари профессори муҳандисии механикӣ ва аэрокосмикӣ ва муфаттиши асосии Лабораторияи робототехникаи органикӣ, як коғаз нашр кардааст, ки дар он тавсиф мекунад, ки чӣ тавр мавҷҳои дарозшавандаи оптикӣ ҳамчун сенсорҳои каҷшавӣ, дарозкунӣ ва қувва дар дасти нарми роботӣ амал мекунанд.
Докторант Хуйчан Чжао муаллифи пешбари "Дасти протезии нарми аз ҷиҳати оптоэлектронӣ иннерватсияшуда тавассути роҳнамои мавҷҳои оптикии дарозшаванда», ки дар нашри аввалини Science Robotics тавсиф шудааст. Газета 6 декабрь аз чоп баромад; инчунин донишҷӯёни докторантура Кевин О'Брайен ва Шуо Ли, ҳарду аз лабораторияи Шеперд саҳм гузоштанд.
"Аксари роботҳои имрӯза дар беруни бадан сенсорҳо доранд, ки чизҳоро аз рӯи замин муайян мекунанд" гуфт Чжао. "Сенсорҳои мо дар дохили бадан муттаҳид шудаанд, аз ин рӯ онҳо воқеан метавонанд қувваҳоеро, ки тавассути ғафсии робот интиқол дода мешаванд, муайян кунанд, ба монанди мо ва ҳама организмҳо ҳангоми эҳсоси дард, масалан."
Роҳнамои оптикӣ аз аввали солҳои 1970-ум барои бисёр вазифаҳои ҳассос, аз ҷумла ламс, мавқеъ ва акустикӣ истифода мешаванд. Истеҳсол дар ибтидо як раванди мураккаб буд, аммо пайдоиши литографияи нарм ва чопи 20-D дар 3 соли охир боиси таҳияи сенсорҳои эластомерӣ гардид, ки ба осонӣ истеҳсол ва ба замимаи роботии нарм дохил карда мешаванд.
Гурӯҳи чӯпонӣ барои тавлиди ядро (ба воситаи он рӯшноӣ паҳн мешавад) ва пӯшиш (сатҳи берунии мавҷ), ки дар он LED (диоди рӯшноӣ) ва фотодиод низ ҷойгир аст, аз чаҳор марҳилаи нарми литография истифода бурд.
Чӣ қадаре ки дасти сунъӣ деформатсия кунад, ҳамон қадар рӯшноӣ ба воситаи ядро гум мешавад. Ин талафоти тағйирёбандаи рӯшноӣ, ки аз ҷониби фотодиод муайян карда шудааст, он чизест, ки ба протез имкон медиҳад, ки атрофашро "ҳис кунад".
"Агар ҳангоми хам кардани протез ҳеҷ гуна рӯшноӣ гум намешуд, мо дар бораи ҳолати сенсор ҳеҷ гуна маълумот намегирифтем" гуфт Шеперд. "Маблағи талафот аз он вобаста аст, ки он чӣ гуна хам карда шудааст."
Гурӯҳ протези оптоэлектроникии худро барои иҷрои вазифаҳои гуногун, аз ҷумла дарк кардан ва тафтиш кардани шакл ва матн истифода бурд. Муҳимтар аз ҳама, даст тавонист се помидорро скан кунад ва аз рӯи нармӣ муайян кунад, ки пухтатарин аст.
Чжао гуфт, ки ин технология дар баробари протезҳо истифодаи зиёди потенсиалӣ дорад, аз ҷумла роботҳои биологии илҳомбахш, ки Шеперд дар якҷоягӣ бо онҳо омӯхтааст. Мейсон Пек, дотсенти кафедраи муҳандисии мошинсозӣ ва кайҳонӣ, барои истифода дар тадкики кайхон.
"Ин лоиҳа фикру мулоҳизаҳои эҳсосӣ надорад" гуфт Шеперд бо ишора ба ҳамкорӣ бо Пек, "аммо агар мо сенсорҳо дошта бошем, мо метавонем дар вақти воқеӣ тағирёбии шаклро ҳангоми сӯзиш (тавассути электролизи об) назорат кунем ва пайдарпаии беҳтари амалкуниро таҳия кунем. тезтар харакат мекунад».
Корҳои оянда дар мавҷҳои оптикӣ дар робототехникаи нарм ба афзоиши қобилиятҳои ҳассосӣ, қисман бо чопи шаклҳои мураккабтари сенсорҳои 3-D ва ворид кардани омӯзиши мошин ҳамчун роҳи ҷудо кардани сигналҳо аз шумораи афзояндаи сенсорҳо тамаркуз хоҳанд кард. "Ҳозир," гуфт Шепард, "муайян кардан душвор аст, ки ламс аз куҷо меояд."
Ин кор аз ҷониби як гранти Идораи тадқиқоти илмии Қувваҳои Ҳавоӣ дастгирӣ карда шуд ва аз он истифода шуд Муассисаи илм ва технологияи Корнелл NanoScale ва Маркази тадқиқоти маводҳои Корнелл, ки ҳарду аз ҷониби Фонди Миллии Илм дастгирӣ карда мешаванд.
- Том Флейшман, Донишгоҳи Корнелл