Dauguma robotų sugriebimą ir lytėjimo jutimą pasiekia naudodami motorines priemones, kurios gali būti pernelyg didelės ir standžios. Kornelio universiteto grupė sukūrė būdą, kaip minkštas robotas galėtų jausti aplinką viduje, panašiai kaip žmonės.
Grupė, kuriai vadovauja Robertas Shepherdas, mechanikos ir kosmoso inžinerijos docentas ir pagrindinis tyrėjas Organinės robotikos laboratorija, paskelbė dokumentą, kuriame aprašoma, kaip tempiami optiniai bangolaidžiai veikia kaip kreivumo, pailgėjimo ir jėgos jutikliai minkštoje roboto rankoje.
Doktorantas Huichan Zhao yra pagrindinis autoriusOptoelektroniškai inervuotas minkštas rankų protezas per ištempiamus optinius bangolaidžius“, kuris pateikiamas debiutiniame „Science Robotics“ leidime. Laikraštis paskelbtas gruodžio 6 d.; Taip pat prisidėjo doktorantai Kevinas O'Brienas ir Shuo Li, abu iš Shepherd's laboratorijos.
"Dauguma robotų šiandien turi jutiklius kūno išorėje, kurie aptinka daiktus iš paviršiaus", - sakė Zhao. „Mūsų jutikliai yra integruoti į kūną, todėl jie iš tikrųjų gali aptikti jėgas, perduodamas per roboto storį, panašiai kaip mes ir visi organizmai, kai jaučiame skausmą, pavyzdžiui.
Optiniai bangolaidžiai buvo naudojami nuo aštuntojo dešimtmečio pradžios daugeliui jutimo funkcijų, įskaitant lytėjimo, padėties ir akustines funkcijas. Gamyba iš pradžių buvo sudėtingas procesas, tačiau per pastaruosius 1970 metų atsiradus minkštai litografijai ir 20-D spausdinimui, buvo sukurti elastomeriniai jutikliai, kuriuos lengva pagaminti ir įtraukti į minkštą robotų programą.
Shepherd's grupė taikė keturių pakopų minkštosios litografijos procesą, kad pagamintų šerdį (per kurią sklinda šviesa) ir apvalkalą (išorinį bangolaidžio paviršių), kuriame taip pat yra šviesos diodas (šviesos diodas) ir fotodiodas.
Kuo labiau deformuojasi rankos protezas, tuo daugiau šviesos prarandama per šerdį. Šis kintamas šviesos praradimas, kurį aptinka fotodiodas, yra tai, kas leidžia protezui „jausti“ aplinką.
„Jei lenkiant protezą neprarastų šviesos, negautume jokios informacijos apie jutiklio būseną“, – sakė Shepherdas. "Nuostolių dydis priklauso nuo to, kaip jis sulenktas."
Grupė naudojo savo optoelektroninį protezą įvairioms užduotims atlikti, įskaitant formos ir tekstūros sugriebimą ir zondavimą. Visų pirma, ranka galėjo nuskaityti tris pomidorus ir pagal minkštumą nustatyti, kuris buvo prinokęs.
Zhao sakė, kad ši technologija turi daug galimų panaudojimo galimybių, be protezų, įskaitant biologiškai įkvėptus robotus, kuriuos Shepherd ištyrė kartu su Masonas Pekas, mechanikos ir kosmoso inžinerijos docentas, skirta naudoti kosmoso tyrinėjimams.
„Šis projektas neturi jutiminio grįžtamojo ryšio“, – sakė Shepherdas, kalbėdamas apie bendradarbiavimą su Pecku, – bet jei turėtume jutiklius, galėtume realiu laiku stebėti formos pasikeitimą degimo metu [vandens elektrolizės būdu] ir sukurti geresnes paleidimo sekas. jis juda greičiau“.
Būsimas darbas su optiniais bangolaidžiais minkštojoje robotikoje bus sutelktas į padidintas jutimo galimybes, iš dalies spausdinant sudėtingesnes jutiklių formas ir įtraukiant mašininį mokymąsi kaip būdą atskirti signalus nuo padidėjusio jutiklių skaičiaus. „Šiuo metu, – sakė Shepherdas, – sunku nustatyti, iš kur ateina prisilietimas.
Šis darbas buvo paremtas oro pajėgų mokslinių tyrimų biuro dotacija ir pasinaudojo Cornell NanoScale mokslo ir technologijų priemonė ir Kornelio medžiagų tyrimų centras, kuriuos abu remia Nacionalinis mokslo fondas.
- Tomas Fleischmanas, Kornelio universitetas