[Zohreh Gholami]

پوست مصنوعی و احساس لامسه در روبات ها

با افزايش توانايي روبات‌ها و استفاده آن‌ها از توانايي‌هاي بينايي و شنوايي، پژوهشگران درتلاشند احساس لامسه را نيز به اين ماشين‌ها بيافزايند. پوست مصنوعي، يكي از تازه‌ترين دستاوردهاي روباتيك به شمار مي‌رود. شايد پوست يكي از تعيين كننده‌ترين معيارها براي زيبايي باشد ، اما براي روبات‌ها طراحي يك پوست كارآمد مي‌تواند نقش مهمي در مقبوليت آن‌ها در اجتماع بازي كند. يك پوشش حساس به تماس مي‌تواند از آسيب وارد كردن تصادفي اين روبات‌ها به ديگران پيشگيري كند.

به گزارش نيوساينتيست، در ماه مي / ارديبهشت، تيمي از موسسه تكنولوژي ايتاليا، آي.آي.تي در جنوآ اولين پوست حساس به لمس را كه براي روبات انسان‌نماي iCub طراحي شده است به آزمايشگاه‌هاي سراسر اروپا خواهد فرستاد. آي.آي.تي و شركايش توانسته‌اند سنسورهاي قابل انعطافي را بسازند كه روبات‌ها را قادر به لمس دنياي اطرافشان مي‌كند.

جورجيو متا دانشمندان روبوتيك در آي.آي.تي در اين باره گفت: «پوست يكي از تكنولوژي‌هايي بود كه كمبود آن در روبات‌هاي انسان‌نما احساس مي‌شد. يكي از اهداف ساخت اين روبات‌ها ارتباط آسان و نزديك با انسان است. اما اين موضوع زماني امكان‌پذير است كه روبات از آن‌چه توسط اعضاي موتوري قدرتمندش لمس مي‌كند، آگاه باشد».


پوستي از سيليكون
متخصصان روباتيك تاكنون روش‌هاي متعددي را امتحان كرده‌اند تا بتوانند يك پوست حسگر بسازند. در نمونه‌هاي اوليه مانند روبات CB2 كه در دانشگاه اوزاكاي ژاپن طراحي شده، چند صد سنسور داخل يك پوست سيليكوني قرار گرفت.  ريچارد واكر از موسسه Shadow Robot واقع در لندن گفت: «اكنون روش‌هاي بسيار زيادي براي حس كردن در حال پديدار شدن هستند. اما تا زماني كه اين روش‌ها روي روبات‌هاي متعددي آزمايش نشوند، نمي‌توان گفت كدام يك از آن‌ها براي چه كاربردي مناسب هستند».

متا مي‌گويد: «علاوه بر اين ، معيارهاي زيادي وجود دارد كه بايد در پوست وجود داشته باشد. براي مثال پوست بايد قابل انعطاف باشد، مساحت زيادي را بپوشاند و قادر باشد حتي كوچك‌ترين تماس‌ها را در هرجايي روي خود تشخيص دهد».


iClub
يك روبات انسانن‌ما و در اندازه يك كودك سه و نيم ساله است. بودجه اين پروژه توسط كميسيون اروپا تامين شده است. خصوصيات تكنيكي iCub كاملاً متن باز بوده و تاكنون بيش از 15 آزمايشگاه در سراسر اروپا نمونه‌هاي خود از اين روبات را ساخته‌اند. بنابراين آي.آي.تي براي تست كردن پوست طراحي شده خود روبات‌هاي زيادي در اختيار خواهد داشت.

اين پوست از بوردهاي مثلثي شكل قابل انعطافي ساخته شده كه مدارهاي الكتريكي روي آن چاپ شده است . اين بوردها به عنوان سنسور عمل كرده و قسمت زيادي از بدنه iCub را مي‌پوشاند. هر مثلت قابل انعطاف 3 سانتي‌متر است و داراي 12 اتصال مسي خازني است. بين اين بردها و لايه خارجي كه از جنس ليكراست و يك تماس فلزي بين هر كدام از اين اتصالات مسي برقرار مي‌كند، يك لايه لاستيك سليكوني به عنوان جدا كننده قرار مي‌گيرد . لايه ليكرا و مدارهاي قابل انعطاف دو طرف خازن‌هاي حس كننده فشار اين پوست را تشكيل مي‌دهند.

با اين شيوه طراحي ، 12 پيكسل لمسي يا taxel در هر مثلث حس خواهد شد. اين دقت taxel مي‌توان الگوهايي مانند چنگ انسان را روي بازوي روبات تشخيص داد. اين روبات مي‌تواند فشاري به اندازه وزن يك گرم را روي هر taxel حس كند. هم‌چنين اين پوست به سنسورهاي حس كننده دما كه از نيمه‌رساناها ساخته شده‌اند نيز مجهز است. قرار است اولين نمونه از اين پوست در ماه مي / ارديبهشت ارائه شود.

آي. آي. تي همچنين تصميم دارد يك لايه از پليمر پيزوالكتريك يا PVDF به اين پوست اضافه كند. زيرا سنسورهاي خازني فقط فشار مطلق را اندازه‌گيري مي‌كنند، اما PVDF‌ها در هنگام تغيير شكل بر اثر تماس ولتاژي توليد مي‌كنند كه از آن مي‌توان براي تخمين نرخ تغييرات فشار استفاده كرد. بنابراين اگر يك روبات نوك انگشتش را روي يك سطح بكشد ، مي‌توان با كمك لرزشي كه در اثر اصطحكاك توليد مي‌شود جنس سطح را حدس زد. با چنين حساسيتي مي‌توان تخمين زد كه چه ميزان نيرو براي بلند كردن اشيا مختلف مانند يك بشقاب چيني لغزنده لازم است.


پوست كوانتومي
فيليپ تيسام، رئيس شركت بريتانيايي پراتك در شمال يورك شاير چندان علاقه‌اي به پوست‌هاي حسگر كه با خازن‌ها ساخته شده‌اند ندارد، چرا كه معتقد است بر اثر استفاده پي در پي ، اين پوست‌ها حساسيت خود را از دست مي‌دهند.

پراتك در عوض يك ماده الاستيك و كشي را به نام كامپوزيت تونلي كوآنتومي QTC معرفي كرده است. اين محصول از يك لايه پليمري مانند لاستيك سيليكوني تشكيل شده كه توسط نانوذرات ميخي نيكل پر شده است. يك ولتاژ در سراسر اين پوست منتشر مي‌شود و زماني كه فشرده مي‌شود، همراه با كوچك شدن پليمر ، فاصله بين نانوذرات تغيير پيدا كرده و باعث جريان پيدا كردن الكترون‌ها يا تونل شدن آن‌ها از يك نانوذره به ناحيه بعدي كه در حال لمس شدن است مي‌شود. مقاومت الكتريكي اين ماده سريعا كاهش پيدا مي‌كند و به نسبت نيرويي كه به سطح وارد شده، مي‌توان ميزان تماس را اندازه‌گيري كرد.

در آزمايشگاه رسانه‌اي موسسه تكنولوژي ماساچوست، ام.آي.تي، آدام ويتسون در حال ساخت يك پوست حس‌گر مبتني بر QTC براي شركت‌هاي روبات‌سازي تجاري است. اما به جاي استفاده از يك پوست سخت و چسبان ، ويتون از يك پوشش رهاتر استفاده كرده كه بيشتر شبيه به لباس است. اما قابليت‌هاي شگفت‌انگيز ديگري نيز مي‌تواند توسط QTC‌ها پياده‌سازي شود . براي مثال مي‌توان از QTC به عنوان يك بيني الكتريكي استفاده كرد.

در صورتي كه پليمر اصلي به درستي انتخاب شود، مي‌توان از واكنش‌هايي كه بين گازهاي فرار شيميايي در فضا انجام مي‌شود استفاده كرده و به اين ترتيب مي‌توان يك بيني الكتريكي طراحي كرد كه قادر است براي مثال نشت گاز را در خانه تشخيص دهد. وينتون در اين باره گفت : اين بدان معناست كه ما مي‌توانيم قابليت‌هايي به روبات‌ها اضافه كنيم كه پوست خودمان قادر به انجام آن نيست.

البته اين بدين معنا نيست كه پوست ما در ساخت اين تكنولوژی هاي جديد تاثيرگذار نبوده است. Shadow Robot به زودي آزمايش يك سرانگشت حساس به لمس شبيه به انسان را در پايگاه راه‌اندازي Syntouch در كاليفرنيا آغاز مي‌كند. اين سرانگشت از يك كيسه پر از مايع تشكيل شده است كه درست مانند يك انگشت واقعي به نظر مي‌رسد و مجهز به سنسورهايي است كه مي‌توان لرزش ، فشار و دما را اندازه‌گيري كند. به هر حال هر كدام از اين تكنولوژي‌ها كه با موفقيت بيشتر همراه شد، پوست‌هاي حس‌گر روبات‌ها مي‌تواند به ما در ارتباط بهتر با اين ياران انسان‌نماي آينده كمك كند.

جعبه متن

منبع: خبر آنلاین