ابداع پوستی برای ربات‌ها که همه چیز را حس می‌کند

باشگاه خبرنگاران جوان - دانشمندان نوع جدیدی از پوست الکترونیکی را توسعه داده‌اند که می‌تواند به ربات‌ها توانایی احساس کردن چیز‌های مختلف مانند ضربه، فشار، تغییرات دما و حتی احساس فرو رفتن چاقو را بدهد. ماده جدید مبتنی بر ژلاتین در این فناوری می‌تواند به ربات‌ها اجازه دهد تا از یک ضربه آرام گرفته تا یک برش عمیق را احساس کنند.

به نقل از لایوساینس، این پوست از ماده‌ای مبتنی بر ژلاتین ساخته شده که رسانای الکتریکی است و می‌توان آن را به اشکال مختلف قالب‌گیری کرد. هنگامی که این ماده با نوع خاصی از الکترود مجهز شود، می‌تواند سیگنال‌هایی را از صد‌ها هزار مسیر اتصال دریافت کند که مربوط به حواس مختلف لمس و فشار است.

دانشمندان می‌گویند: این ماده می‌تواند در ربات‌های انسان‌نما یا پروتز‌های انسانی که حس لامسه در آنها حیاتی است، مورد استفاده قرار گیرد و همچنین کاربرد‌های گسترده‌تری در بخش خودرو و امدادرسانی در بلایا داشته باشد.

حس لامسه به عنوان نقطه عطف بزرگ بعدی برای علم رباتیک مطرح شده است، زیرا دانشمندان به دنبال ساخت ربات‌هایی هستند که بتوانند به شیوه‌ای شبیه به حساسیت انسانی به جهان واکنش نشان دهند.

پوست‌های الکترونیکی معمولاً با تبدیل اطلاعات فیزیکی مانند فشار یا دما به سیگنال‌های الکترونیکی کار می‌کنند. در بیشتر موارد، انواع مختلف حسگر‌ها برای انواع مختلف احساسات مورد نیاز است. به عنوان مثال، یکی برای تشخیص فشار و دیگری برای تشخیص دما به کار گرفته می‌شود.

با این حال، دانشمندان می‌گویند: سیگنال‌های این حسگر‌های مختلف می‌توانند با یکدیگر تداخل داشته باشند و موادی که در آنها تعبیه شده‌اند مانند سیلیکون‌های نرم یا مواد کشسان شبیه به لاستیک موسوم به «الاستومر» (elastomers) به راحتی آسیب می‌بینند.

این پوست الکترونیکی جدید از یک نوع حسگر چندوجهی استفاده می‌کند که قادر به تشخیص انواع مختلف محرک‌ها مانند لمس، دما و آسیب است. در حالی که هنوز تفکیک و تعیین دقیق علت هر سیگنال چالش‌برانگیز است، دانشمندان گفتند که مواد حسگر چندوجهی راحت‌تر ساخته می‌شوند و قوی‌تر هستند. همچنین تولید آنها ارزان‌تر است و این امر آنها را برای استفاده گسترده، مناسب و مقرون‌به‌صرفه می‌کند.

پژوهشگران برای آزمایش پوست مصنوعی خود، یک هیدروژل مبتنی بر ژلاتین نرم، کشسان و رسانای الکتریکی را ذوب کرده و آن را به شکل دست انسان قالب‌گیری کردند. سپس دست را با پیکربندی‌های مختلف الکترود مجهز کردند تا ببینند کدام یک بیشترین داده‌های مفید را از تعاملات فیزیکی دریافت می‌کند و آن را تحت مجموعه‌ای از آزمایش‌ها قرار دادند تا بفهمند. این آزمایش‌های نسبتاً خشن شامل بمباران این فناوری با تفنگ حرارتی، ضربه زدن با انگشتان و بازوی رباتیک به آن و برش دادن آن با تیغ جراحی بود.

نتایج آنها در مجموع نشان داد که بیش از ۱/۷ میلیون قطعه اطلاعات از بیش از ۸۶۰ هزار مسیر رسانای پوست جمع‌آوری کرده‌اند. آنها از داده‌های جمع‌آوری شده از این آزمایش‌ها برای آموزش یک مدل یادگیری ماشین استفاده کردند که در صورت ادغام در یک سامانه رباتیک، می‌تواند آن را قادر سازد تا انواع مختلف لمس را تشخیص دهد.

«توماس جورج تروتل» (Thomas George Thuruthel)، مدرس رباتیک و هوش مصنوعی در «کالج دانشگاهی لندن» (UCL) و یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: ما هنوز به سطحی نرسیده‌ایم که پوست رباتیک به خوبی پوست انسان باشد، اما فکر می‌کنیم در حال حاضر از هر دستاورد دیگری بهتر است. روش ما انعطاف‌پذیرتر و آسان‌تر از حسگر‌های سنتی ساخته می‌شود و ما می‌توانیم آن را با استفاده از لمس انسانی برای طیف وسیعی از وظایف تنظیم کنیم.

این پژوهش در مجله Science Robotics منتشر شده است.

منبع: ایسنا