Shumica e robotëve arrijnë kapjen dhe ndjeshmërinë e prekjes përmes mjeteve të motorizuara, të cilat mund të jenë tepër të mëdha dhe të ngurtë. Një grup i Universitetit Cornell ka shpikur një mënyrë që një robot i butë të ndjejë mjedisin e tij brenda, në të njëjtën mënyrë si njerëzit.
Një grup i udhëhequr nga Robert Shepherd, asistent profesor i inxhinierisë mekanike dhe të hapësirës ajrore dhe hetues kryesor i Laboratori i Robotikës Organike, ka botuar një punim që përshkruan sesi përcjellësit e valëve optikë të shtrirë veprojnë si sensorë të lakimit, zgjatjes dhe forcës në një dorë të butë robotike.
Studenti i doktoraturës Huichan Zhao është autori kryesor i "Dora e butë protetike e inervuar optoelektronikisht nëpërmjet valëve optike të shtrirë”, e cila është paraqitur në edicionin debutues të Science Robotics. Gazeta e botuar më 6 dhjetor; gjithashtu kontribuan studentët e doktoraturës Kevin O'Brien dhe Shuo Li, të dy nga laboratori i Shepherd-it.
"Shumica e robotëve sot kanë sensorë në pjesën e jashtme të trupit që zbulojnë gjërat nga sipërfaqja," tha Zhao. “Sensorët tanë janë të integruar brenda trupit, kështu që ata mund të zbulojnë në fakt forcat që transmetohen përmes trashësisë së robotit, shumë si ne dhe të gjithë organizmat kur ndjejmë dhimbje, për shembull.”
Drejtuesit e valëve optike janë përdorur që nga fillimi i viteve 1970 për funksione të shumta ndijuese, duke përfshirë prekjen, pozicionin dhe akustikën. Fabrikimi ishte fillimisht një proces i ndërlikuar, por ardhja gjatë 20 viteve të fundit e litografisë së butë dhe printimit 3-D ka çuar në zhvillimin e sensorëve elastomerikë që prodhohen lehtësisht dhe inkorporohen në një aplikacion të butë robotik.
Grupi i Shepherd përdori një proces litografie të butë me katër hapa për të prodhuar bërthamën (përmes së cilës drita përhapet) dhe veshjen (sipërfaqja e jashtme e valëmarrësit), e cila gjithashtu përmban LED (diodë që lëshon dritë) dhe fotodiodë.
Sa më shumë të deformohet dora protetike, aq më shumë dritë humbet përmes bërthamës. Kjo humbje e ndryshueshme e dritës, siç zbulohet nga fotodioda, është ajo që lejon protezën të "ndjejë" rrethinën e saj.
"Nëse nuk do të humbiste drita kur përkulim protezën, nuk do të merrnim asnjë informacion për gjendjen e sensorit," tha Shepherd. "Shuma e humbjes varet nga mënyra se si është përkulur."
Grupi përdori protezën e tij optoelektronike për të kryer një sërë detyrash, duke përfshirë kapjen dhe kërkimin për formën dhe strukturën. Më e rëndësishmja, dora ishte në gjendje të skanonte tre domate dhe të përcaktonte, nga butësia, cila ishte më e pjekura.
Zhao tha se kjo teknologji ka shumë përdorime të mundshme përtej protezave, duke përfshirë robotët e frymëzuar nga bio, të cilët Shepherd i ka eksploruar së bashku me Mason Peck, profesor i asociuar i inxhinierisë mekanike dhe të hapësirës ajrore, për përdorim në eksplorimin e hapësirës.
"Ai projekt nuk ka asnjë reagim ndijor," tha Shepherd, duke iu referuar bashkëpunimit me Peck, "por nëse do të kishim sensorë, ne mund të monitoronim në kohë reale ndryshimin e formës gjatë djegies [përmes elektrolizës së ujit] dhe të zhvillojmë sekuenca më të mira aktivizimi për të bërë lëviz më shpejt.”
Puna e ardhshme për përcjellësit e valëve optike në robotikën e butë do të fokusohet në rritjen e aftësive ndijore, pjesërisht duke printuar 3-D forma më komplekse të sensorëve dhe duke përfshirë mësimin e makinerive si një mënyrë për të shkëputur sinjalet nga një numër në rritje sensorësh. "Për momentin," tha Shepherd, "është e vështirë të lokalizosh se nga vjen një prekje."
Kjo punë u mbështet nga një grant nga Zyra e Kërkimeve Shkencore të Forcave Ajrore, dhe u përdor Institucioni i Shkencës dhe Teknologjisë së NanoScale Cornell dhe Qendra Cornell për Kërkimin e Materialeve, të cilat të dyja janë mbështetur nga Fondacioni Kombëtar i Shkencës.
- Tom Fleischman, Universiteti Cornell