توسعه پوست رباتیک پیشرفته‌تر از پوست انسان به کمک دانشمند ایرانی

باشگاه خبرنگاران جوان - ربات‌ها به سطوح فوق‌العاده‌ای از پیشرفت دست یافته‌اند و قادر به انجام وظایف پیچیده با دقت، سرعت و هماهنگی چشمگیر هستند. با این حال و با وجود این جهش‌ها، آنها اغلب در امری اساسی مانند حس کردن و واکنش به لمس، با چالش رو‌به‌رو هستند. اکنون دانشمندان با ابداع یک فناوری جدید این محدودیت‌ها را از بین برده‌اند. با کمک این فناوری به زودی ابزار‌های جراحی رباتیک، اندام‌های مصنوعی و پنجه‌های رباتیک صنعتی ارتقا خواهند یافت.

به نقل از آی‌ای، تیمی از «دانشگاه بوفالو» (Buffalo)، یک «پارچه الکترونیکی» (E-textile) را توسعه داده‌اند که حس لامسه پوست انسان را در قبال فشار، لغزش و حرکت تقلید می‌کند. این نوآوری به انگشتان رباتیک اجازه می‌دهد تا در لحظه واکنش نشان دهند و پنجه رباتیک خود را در صورت نیاز سفت یا شل کنند.

این فناوری یک ارتقاء قابل توجه در مهارت ربات‌ها محسوب می‌شود. این پیشرفت می‌تواند نحوه تعامل ربات‌ها با اشیاء فیزیکی را در محیط‌های مشترک مانند تولید و جراحی دگرگون کند.

این امر گامی قابل توجه به سوی تحقق ماشین‌های حساس‌تر و پاسخگوتر، به ویژه در محیط‌هایی است که نیاز به کنترل حرکتی دقیق دارند.

«جون لیو» (Jun Liu) استادیار دپارتمان مهندسی مکانیک و هوافضا در این دانشگاه و نویسنده ارشد این مطالعه می‌گوید: کاربرد‌های این فناوری بسیار هیجان‌انگیز هستند. این فناوری می‌تواند در وظایف تولیدی مانند مونتاژ محصولات و بسته‌بندی و هر موقعیتی که انسان و ربات با هم همکاری کنند، استفاده شود. این فناوری همچنین می‌تواند به بهبود ابزار‌های جراحی رباتیک و اندام‌های مصنوعی کمک کند.

پاسخ‌دهی سریع‌تر از انسان

این حسگر از طریق فرآیند «اثر برق مالشی» (Triboelectric effect) به تولید الکتریسیته می‌پردازد. طی این فرآیند، اصطکاک بین مواد، سیگنال جریان مستقیم تولید می‌کند و الکتریسیته به وجود می‌آورد. دانشمندان این حسگر را بر روی انگشتان رباتیک چاپ سه‌بعدی نصب کرده و آن را به پنجه رباتیک انعطاف‌پذیر متصل کردند. این سامانه پاسخگویی بسیار بالایی داشت و در عرض ۰/۷۶ میلی‌ثانیه تا حداکثر ۳۸ میلی‌ثانیه واکنش نشان داد. این در حالی است که گیرنده‌های لمسی انسان معمولاً در عرض ۱ تا ۵۰ میلی‌ثانیه پاسخ می‌دهند.

«لیو» می‌گوید: این سامانه به شکلی باورنکردنی سریع است و کاملاً در چارچوب معیار‌های زیستی تعیین‌شده توسط عملکرد انسان قرار می‌گیرد. ما دریافتیم که هرچه لغزش قوی‌تر یا سریع‌تر باشد، پاسخ حسگر نیز قوی‌تر است. این یک امر تصادفی است، زیرا ساخت الگوریتم‌های کنترلی برای فعال کردن ربات جهت اقدام دقیق را آسان‌تر می‌کند.

تنظیمات پنجه رباتیک در لحظه

دانشمندان در یکی از آزمایش‌ها تلاش کردند تا یک وزنه مسی را از دست این ربات درآورند. ربات این حرکت را حس کرد و به طور خودکار نیروی پنجه خود را برای نگه داشتن جسم بدون له کردن آن افزایش داد.

«احسان اصفهانی» (Ehsan Esfahani) دانشیار و یکی از نویسندگان این مطالعه می‌گوید: ادغام این حسگر به پنجه رباتیک اجازه می‌دهد تا لغزش را تشخیص داده و انطباق و نیروی پنجه خود را به طور پویا تنظیم کند. این حسگر جزء گمشده‌ای است که دست‌های رباتیک را یک قدم به عملکردی شبیه به دست انسان نزدیک‌تر می‌کند.

«واشین گوتام» (Vashin Gautham) دانشجوی دکترا و نویسنده ارشد این مطالعه افزود: حسگر ما مانند پوست انسان عمل می‌کند. این فناوری انعطاف‌پذیر، بسیار حساس و به طور منحصر‌به‌فرد قادر به تشخیص نه تنها فشار، بلکه لغزش و حرکت ظریف اشیاست.

دانشمندان قصد دارند با ادغام یادگیری تقویتی برای اصلاح الگوریتم‌های کنترل، این سامانه را بیشتر آزمایش کنند. موارد استفاده بالقوه شامل ابزار‌های رباتیک دقیق برای جراحی و سامانه‌های پیشرفته تعامل انسان و ربات است. این تیم همچنین در حال بررسی سازگاری حسگر با پلتفرم‌های رباتیک مختلف است.

این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.

منبع: ایسنا