Çoğu robot, aşırı derecede hacimli ve katı olabilen motorlu araçlarla kavrama ve dokunsal algılamayı başarır. Cornell Üniversitesi'nden bir grup, yumuşak bir robotun çevresini, tıpkı insanların yaptığı gibi, içsel olarak hissetmesi için bir yol geliştirdi.
Makine ve havacılık mühendisliği alanında yardımcı doçent ve araştırmaların baş araştırmacısı Robert Shepherd liderliğindeki bir grup. Organik Robotik Laboratuvarı, esnek optik dalga kılavuzlarının yumuşak bir robotik elde nasıl eğrilik, uzama ve kuvvet sensörleri gibi davrandığını açıklayan bir makale yayınladı.
Doktora öğrencisi Huichan Zhao şu kitabın baş yazarıdır:Gerilebilir Optik Dalga Kılavuzları Aracılığıyla Optoelektronik Olarak Sinirlendirilen Yumuşak Protez ElScience Robotics'in ilk baskısında yer alan ". 6 Aralık'ta yayınlanan makale; Shepherd'ın laboratuvarından doktora öğrencileri Kevin O'Brien ve Shuo Li de katkıda bulundu.
Zhao, "Günümüzde çoğu robotun vücudunun dışında, yüzeydeki şeyleri tespit eden sensörler var" dedi. "Sensörlerimiz vücuda entegre edildi, böylece robotun kalınlığı boyunca iletilen kuvvetleri gerçekten algılayabiliyorlar; tıpkı bizim ve tüm organizmaların acı hissettiğimizde yaptığı gibi."
Optik dalga kılavuzları 1970'lerin başlarından bu yana dokunsal, konum ve akustik dahil olmak üzere çok sayıda algılama işlevi için kullanılmaktadır. Üretim başlangıçta karmaşık bir süreçti, ancak son 20 yılda yumuşak litografi ve 3 boyutlu baskının ortaya çıkışı, kolayca üretilebilen ve yumuşak robotik bir uygulamaya dahil edilebilen elastomerik sensörlerin geliştirilmesine yol açtı.
Shepherd'ın grubu, çekirdeği (ışığın içinden geçtiği) ve aynı zamanda LED'i (ışık yayan diyot) ve fotodiyodu da barındıran kaplamayı (dalga kılavuzunun dış yüzeyi) üretmek için dört aşamalı bir yumuşak litografi işlemi kullandı.
Protez el ne kadar deforme olursa, çekirdekten o kadar fazla ışık kaybolur. Fotodiyot tarafından tespit edilen bu değişken ışık kaybı, protezin çevresini "algılamasına" olanak sağlayan şeydir.
Shepherd, "Protezi büktüğümüzde ışık kaybı olmasaydı sensörün durumu hakkında hiçbir bilgi alamazdık" dedi. "Kayıp miktarı nasıl büküldüğüne bağlıdır."
Grup, optoelektronik protezini, hem şekli hem de dokuyu kavramak ve araştırmak da dahil olmak üzere çeşitli görevleri gerçekleştirmek için kullandı. En önemlisi, el üç domatesi tarayabildi ve yumuşaklığa göre hangisinin en olgun olduğunu belirleyebildi.
Zhao, bu teknolojinin protezlerin ötesinde, Shepherd'ın birlikte araştırdığı biyo-ilhamlı robotlar da dahil olmak üzere birçok potansiyel kullanıma sahip olduğunu söyledi. Mason Peck, makine ve havacılık mühendisliği doçenti, uzay araştırmalarında kullanılmak üzere.
Shepherd, Peck ile olan işbirliğine atıfta bulunarak, "Bu projenin hiçbir duyusal geri bildirimi yok" dedi, "ancak eğer sensörlerimiz olsaydı, yanma sırasındaki şekil değişimini gerçek zamanlı olarak izleyebilirdik (su elektrolizi yoluyla) ve daha iyi harekete geçirme dizileri geliştirebilirdik. daha hızlı hareket ediyor.”
Yumuşak robotikte optik dalga kılavuzları üzerine gelecekteki çalışmalar, kısmen daha karmaşık sensör şekillerinin 3 boyutlu yazdırılması ve artan sayıda sensörden gelen sinyalleri ayırmanın bir yolu olarak makine öğreniminin dahil edilmesi yoluyla artan duyusal yeteneklere odaklanacaktır. "Şu anda" dedi Shepherd, "bir dokunuşun nereden geldiğini tespit etmek zor."
Bu çalışma Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Ofisi'nin verdiği bir hibe ile desteklenmiş ve Cornell NanoScale Bilim ve Teknoloji Tesisi ve Cornell Malzeme Araştırma MerkeziHer ikisi de Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenmektedir.
- Tom Fleischman, Cornell Üniversitesi