Көптеген роботтар тым көлемді және қатты болуы мүмкін моторландырылған құралдар арқылы ұстау және тактильді сезінуге қол жеткізеді. Корнелл университетінің тобы адамдар сияқты жұмсақ роботтың өзін қоршаған ортаны сезіну жолын ойлап тапты.
Роберт Шеферд бастаған топ, механикалық және аэроғарыштық инженерия кафедрасының доценті және бас зерттеушісі. Органикалық робототехника зертханасы, созылатын оптикалық толқын өткізгіштердің жұмсақ робот қолында қисықтық, ұзару және күш сенсорлары ретінде қалай әрекет ететінін сипаттайтын мақаланы жариялады.
Докторант Хуйчан Чжао – жетекші авторы.Созылатын оптикалық толқын бағыттағыштары арқылы оптоэлектрондық иннервацияланған жұмсақ протездік қол,» ғылыми робототехниканың дебюттік басылымында көрсетілген. 6 желтоқсанда жарияланған мақала; Шопан зертханасының докторанттары Кевин О'Брайен мен Шуо Ли де өз үлестерін қосты.
«Бүгінгі роботтардың көпшілігінде дененің сыртында заттарды бетінен анықтайтын сенсорлар бар», - деді Чжао. «Біздің сенсорлар денеге біріктірілген, сондықтан олар роботтың қалыңдығы арқылы берілетін күштерді шынымен анықтай алады, мысалы, біз және барлық ағзалар ауырсынуды сезінген кезде жасайтын сияқты».
Оптикалық толқын өткізгіштер 1970 жылдардың басынан бастап тактильді, позицияны және акустикалық сияқты көптеген сезу функциялары үшін қолданылып келеді. Жасау бастапқыда күрделі процесс болды, бірақ соңғы 20 жылдағы жұмсақ литография мен 3-D басып шығарудың пайда болуы оңай өндірілетін және жұмсақ роботтық қолданбаға енгізілген эластомерлік сенсорлардың дамуына әкелді.
Шопан тобы ядроны (жарық таралатын) және жарықдиодты (жарық шығаратын диод) және фотодиодты қамтитын қаптаманы (толқын өткізгіштің сыртқы беті) жасау үшін төрт сатылы жұмсақ литография процесін қолданды.
Протездік қол қаншалықты деформацияланса, соғұрлым өзек арқылы жарық жоғалады. Фотодиод анықтағандай, жарықтың өзгермелі жоғалуы протезге айналаны «сезуге» мүмкіндік береді.
«Егер біз протезді майыстырған кезде жарық жоғалмаса, біз сенсордың күйі туралы ешқандай ақпарат алмас едік», - деді Шеперд. «Шығын мөлшері оның қалай иілгеніне байланысты.»
Топ өзінің оптоэлектрондық протезін әртүрлі тапсырмаларды орындау үшін пайдаланды, соның ішінде пішін мен текстураны ұстау және зондтау. Ең бастысы, қол үш қызанақты сканерлеп, жұмсақтығы бойынша ең піскенін анықтай алды.
Чжао бұл технологияның протездерден басқа көптеген әлеуеті бар екенін айтты, оның ішінде Шопан онымен бірге зерттеген био-шабытталған роботтар Мейсон Пек, механикалық және аэроғарыштық инженерия кафедрасының доценті, ғарышты игеруде пайдалануға арналған.
«Бұл жобада сенсорлық кері байланыс жоқ», - деді Шеферд Пекпен ынтымақтастыққа сілтеме жасай отырып, «бірақ бізде сенсорлар болса, жану кезінде [су электролизі арқылы] пішіннің өзгеруін нақты уақытта бақылап, орындау үшін жақсырақ іске қосу ретін жасай аламыз. ол тезірек қозғалады ».
Жұмсақ робототехникадағы оптикалық толқын бағыттағыштары бойынша болашақ жұмыс сенсорлық мүмкіндіктерді арттыруға, ішінара күрделі сенсор пішіндерін 3D басып шығаруға және датчиктердің көбеюінен сигналдарды ажырату тәсілі ретінде машиналық оқытуды қосуға бағытталған. «Дәл қазір, - деді Шопан, - жанасудың қайдан келетінін анықтау қиын».
Бұл жұмыс Әскери-әуе күштерінің ғылыми зерттеулер басқармасының грантымен қолдау тапты және пайдаланылды Cornell NanoScale ғылыми-техникалық мекемесі және Корнелл материалдарын зерттеу орталығы, олардың екеуі де Ұлттық ғылым қорының қолдауымен.
- Том Флейшман, Корнелл университеті